Lära om metalllegeringar

Legeringar är metalliska föreningar som består av en metall och en eller flera metall- eller icke-metallelement.

Exempel på vanliga legeringar är:

• Stål, en kombination av järn (metall) och kol (icke metall)
• Brons, en kombination av koppar (metall) och tenn (metall) och
• Brass , en blandning av koppar (metall) och zink (metall)

Egenskaper

Individuella renmetaller kan ha användbara egenskaper, såsom bra elektrisk ledningsförmåga, hög hållfasthet och hårdhet, eller värme- och korrosionsbeständighet.

Kommersiella metalllegeringar försöker kombinera dessa fördelaktiga egenskaper för att skapa en metall som är mer användbar för en viss applikation än någon av dess komponentelement.

Utvecklingen av stål krävdes exempelvis att hitta rätt kombination av kol och järn (ca 99% järn och 1% kol, vilket visar sig) för att producera en metall som är starkare, lättare och mer bearbetbar metall än rent järn.

De exakta egenskaperna hos nya legeringar är svåra att beräkna eftersom element inte bara kombineras för att bli en summa av delar utan bildas genom kemiska interaktioner som beror på deras komponenter samt produktionsmetoden. Som ett resultat krävs mycket provning vid utvecklingen av nya metalllegeringar.

En sak som är säker är att när metaller legeras, påverkas smälttemperaturen alltid. Galinstan®, en smältlegering innehållande gallium, tenn och indium, är flytande vid temperaturer över 2,2 ° F (-19 ° C), vilket innebär att dess smältpunkt är 122 ° F (50 ° C) lägre än ren gallium och mer än 212 ° F (100 ° C) under indium och tenn.

Galinstan® och Woods Metal är exempel på eutektiska legeringar. Eutektiska legeringar har den lägsta smältpunkten för en legeringskombination som innehåller samma element.

Sammansättning

Tusentals legeringskompositioner är i regelbunden produktion, medan nya kompositioner utvecklas regelbundet.

Godkända standardkompositioner innefattar renhetsnivåerna av beståndsdelar (baserat på viktinnehåll).

Sminken, såväl som mekaniska och fysikaliska egenskaper för vanliga legeringar, övervakas av internationella organisationer som ISO, SAE International och ASTM International.

Produktion

Vissa metalllegeringar är naturligt förekommande och kräver liten bearbetning som ska omvandlas till material av industriell kvalitet. Ferrolegeringar, exempelvis ferrokrom och ferro-kisel, framställs genom smältning av blandade malmer och används vid framställning av olika stål.

Handels- och handelslegeringar kräver emellertid generellt större bearbetning och bildas oftast genom att blanda smälta metaller i en kontrollerad miljö. Men man skulle misstänka att legeringsmetaller är en enkel process.

Om man bland annat bara skulle blanda smält aluminium med smält bly, skulle vi upptäcka att de skulle skilja sig i lager, som olja och vatten. Förfarandet för att kombinera smälta metaller eller blanda metaller med nonmetaller varierar mycket beroende på egenskaperna hos de erforderliga elementen.

Metallelement har stor variation i deras tolerans för värme och gaser. Även om element som de eldfasta metallerna är stabila vid höga temperaturer börjar andra att interagera med sin miljö vilket kan påverka renhetsnivåerna och i slutändan legeringskvaliteten.

Viktiga överväganden när legeringsmetaller innefattar smältningstemperaturerna för komponentmetaller, föroreningsnivåer, blandningsmiljön och legeringsförfarandet.

I vissa fall måste intermediära legeringar vara förberedda för att övertyga element att kombinera.

En legering av 95,5% aluminium och 4,5% koppar framställs genom att först framställa en 50% blandning av de två elementen. Denna blandning har en lägre smältpunkt än antingen ren aluminium eller ren koppar och fungerar som en "härdarelegering". Detta introduceras sedan i smält aluminium med en hastighet som skapar rätt legeringsblandning.

_Källor: Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metaller i tjänsten av mannen . 11: e upplagan (1998).