Узнать о сплавах металлов

Сплавы представляют собой металлические соединения, состоящие из одного металла и одного или нескольких металлических или неметаллических элементов.

Примеры обычных сплавов включают:

• Сталь, комбинация железа (металла) и углерода (неметалла)
• Бронза, комбинация меди (металл) и олова (металл) и
• Латунь , смесь меди (металл) и цинка (металл)

Свойства

Отдельные чистые металлы могут обладать полезными свойствами, такими как хорошая электропроводность, высокая прочность и твердость, а также тепло- и коррозионная стойкость.

Коммерческие металлические сплавы пытаются объединить эти полезные свойства, чтобы создать металл, который более полезен для конкретного применения, чем любой его компонент.

Для разработки стали, например, требуется найти правильную комбинацию углерода и железа (около 99% железа и 1% углерода, как выясняется), чтобы получить металл, который является более прочным, более легким и более работоспособным металлом чем чистое железо.

Точные свойства новых сплавов трудно вычислить, потому что элементы не просто объединяются, чтобы стать суммой частей, но и образуют химические взаимодействия, зависящие от их составных частей, а также от способа производства. В результате требуется много испытаний при разработке новых металлических сплавов.

Одно можно сказать наверняка, что когда металлы легируются, температура плавления всегда изменяется. Galinstan®, низкоплавкий сплав, содержащий галлий, олово и индий, является жидким при температурах выше 2,2 ° F (-19 ° C), что означает, что его температура плавления на 122 ° F (50 ° C) ниже чистой галлий и более 212 ° F (100 ° C) ниже индия и олова.

Galinstan® и Wood's Metal являются примерами эвтектических сплавов. Эвтектические сплавы имеют самую низкую температуру плавления любой комбинации сплавов, содержащей одни и те же элементы.

Состав

Тысячи композиций из сплавов находятся в регулярном производстве, а новые композиции разрабатываются регулярно.

Принятые стандартные композиции включают уровни чистоты составляющих элементов (в зависимости от веса).

Макияж, а также механические и физические свойства для обычных сплавов контролируются международными организациями, такими как ISO, SAE International и ASTM International.

Производство

Некоторые металлические сплавы встречаются естественным образом и требуют небольшой переработки для превращения в промышленные материалы. Например, ферросплавы, такие как феррохромий и ферро-кремний, получают путем плавки смешанных руд и используются для производства различных сталей.

Коммерческие и торговые сплавы, однако, обычно требуют большей обработки и чаще всего образуются путем смешивания расплавленных металлов в контролируемой среде. Тем не менее, можно было бы ошибиться, считая, что легирующие металлы - это простой процесс.

Например, если нужно просто смешать расплавленный алюминий с расплавленным свинцом, мы обнаружим, что они будут разделяться на слои, подобно маслам и воде. Процедура объединения расплавленных металлов или смешивания металлов с неметаллами сильно варьируется в зависимости от свойств требуемых элементов.

Металлические элементы имеют большое отклонение в их переносимости тепла и газов. Хотя такие элементы, как тугоплавкие металлы, стабильны при высоких температурах, другие начинают взаимодействовать со своей средой, что может влиять на уровни чистоты и, в конечном счете, на качество сплава.

Важные соображения при легировании металлов включают температуры плавления компонентов металлов, уровни примесей, среду смешивания и процедуру легирования.

В некоторых случаях промежуточные сплавы должны быть подготовлены для того, чтобы убедить элементы объединяться.

Сплав из 95% 5% алюминия и 4,5% меди производится путем предварительной подготовки 50% смеси двух элементов. Эта смесь имеет более низкую температуру плавления, чем чистый алюминий или чистая медь, и действует как «сплав отвердителя». Затем его вводят в расплавленный алюминий со скоростью, которая создает правильную смесь сплавов.

_{Источники:} Улица, Артур. & Alexander, W. O. 1944. Металлы на службе человека . 11-е издание (1998).