Fémötvözetek tulajdonságai, összetétele és előállítása

Az ötvözetek fémvegyületek, amelyek egy fémből és egy vagy több fém vagy nem fém elemből állnak.

Példák közönséges ötvözetekre:

• Acél: A kombinációja Vas (fém) és szén (nem fém)
• Bronz: Kombinációja réz (fém) és ón- (fém)
• Sárgaréz: Réz (fém) és cink (fém)

Az egyes tiszta fémek olyan tulajdonságokkal rendelkezhetnek, mint például a jó elektromos vezetőképesség, nagy szilárdság és keménység, vagy hő és rozsdásodás ellenállás. A kereskedelmi forgalomban kapható fémötvözetek megpróbálják egyesíteni ezeket a jótékony tulajdonságokat annak érdekében, hogy az egyes alkalmazásokhoz hasznosabb fémeket hozzanak létre, mint bármely alkotóelemük.

Acélpéldául a szén és a vas megfelelő kombinációjára (kb. 99% vas és 1% szén) van szükség ahhoz, hogy fém legyen, amely erősebb, könnyebb és működőképesebb, mint a tiszta vas.

Az új ötvözetek pontos tulajdonságait nehéz kiszámítani, mivel az elemek nem csak egyesülnek, és így az alkatrészek összege lesz. Ezek kémiai kölcsönhatások révén alakulnak ki, amelyek az összetevőktől és a meghatározott gyártási módszerektől függnek. Ennek eredményeként sok vizsgálat szükséges az új fémötvözetek fejlesztésében.

Az olvadási hőmérséklet kulcsfontosságú tényező a fémek ötvözésében. Galinstan, alacsony olvadáspontú ötvözet, amely galliumAz ón és az indium folyékony -19 ° C (2,2 ° F) hőmérsékleten, azaz olvadáspontja 122 ° F (50 ° C) alatt van, mint a tiszta gallium, és magasabb, mint 212 ° F (100 ° C) alatti. indium és ón.

A Galinstan® és a Wood's Metal példák az eutektikus ötvözetekre - olyan ötvözetek, amelyeknek az azonos elemeket tartalmazó ötvözet-kombinációinak legalacsonyabb olvadáspontja van.

Több ezer ötvözet-összetétel van rendszeresen előállítva, évente új készítményeket fejlesztve.

Az elfogadott standard készítmények tartalmazzák az alkotóelemek tisztasági szintjét (súlytartalom alapján). A smink, valamint a közönséges ötvözetek mechanikai és fizikai tulajdonságai a nemzetközi szabványoknak felelnek meg olyan szervezetek, mint a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO), a SAE International és az ASTM Nemzetközi.

Néhány fémötvözet természetes módon fordul elő, és kevés feldolgozást igényel ahhoz, hogy ipari minőségű alapanyagokká alakuljanak. Ferroötvözetek, például a ferrokróm és a Ferro-szilícium, vegyes ércek olvasztásával készülnek, és különféle acélok előállításához használják. Ennek ellenére téves lenne azt gondolni, hogy a fémek ötvözete egyszerű folyamat. Például, ha valaki egyszerűen elkeverné az olvadt anyagot alumínium olvadt vezet, úgy találják, hogy a kettő rétegekké válik szét, hasonlóan az olajhoz és a vízhez.

A kereskedelmi és kereskedelmi ötvözetek általában nagyobb feldolgozást igényelnek, és leggyakrabban olvadt fémek ellenőrzött környezetben történő összekeverésével képződnek. Az olvadt fémek kombinálásának vagy a fémek nemfémekkel való összekeverésének eljárása nagyban változik, a felhasznált elemek tulajdonságaitól függően.

Mivel a fém elemek nagy eltéréseket mutatnak a hő- és gáztoleranciában, olyan tényezők lehetnek, mint például az olvadási hőmérséklet a fémek összetevői, a szennyeződési szintek, a keverési környezet és az ötvözési eljárás a sikeres ötvözés központi szempontjai folyamat.

Míg az elemek, mint a tűzálló fémek magas hőmérsékleten stabilak, mások kölcsönhatásba lépnek a környezetükkel, ami befolyásolhatja a tisztasági szintet és végül az ötvözet minőségét. Gyakran ilyen esetekben közbenső ötvözeteket kell készíteni az elemek összegyűjtése érdekében.

Például 95,5% alumínium és 4,5% réz ötvözetet állítunk elő úgy, hogy először elkészítjük a két elem 50% -os keverékét. Ennek a keveréknek az olvadáspontja alacsonyabb, mint akár a tiszta alumíniumban, akár a tiszta rézben, és „keményítő ötvözetként” működik. Ezt azután az olvadt alumíniumhoz vezetik olyan sebességgel, hogy megteremtse a megfelelő ötvözet keveréket.

_Forrás: Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Fémek az ember szolgálatában. 11. kiadás (1998).