Legeringer er metalliske forbindelser som består av ett metall og ett eller flere metall- eller ikke-metallelementer.
Eksempler på vanlige legeringer:
- Stål: A kombinasjon av jern (metall) og karbon (ikke-metall)
- Bronse: En kombinasjon av kobber (metall) og tinn (metall)
- Messing: En blanding av kobber (metall) og sink (metall)
Eiendommer
Individuelle rene metaller kan ha nyttige egenskaper som gode elektrisk Strømføringsevne, høy styrke, og hardhet, eller varme og korrosjon motstand. Kommersielle metalllegeringer prøver å kombinere disse gunstige egenskapene for å skape metaller som er mer nyttige for spesielle bruksområder enn noen av komponentelementene deres.
Stålkrever for eksempel riktig kombinasjon av karbon og jern (ca. 99% jern og 1% karbon) for å produsere et metall som er sterkere, lettere og mer brukbart enn rent jern.
Nøyaktige egenskaper for nye legeringer er vanskelig å beregne fordi elementer ikke bare kombineres for å bli en sum av delene. De dannes gjennom kjemiske interaksjoner, som avhenger av komponentdeler og spesifikke produksjonsmetoder. Som et resultat kreves det mye testing i utviklingen av nye metalllegeringer.
Smeltetemperatur er en nøkkelfaktor for legering av metaller. Galinstan, en lav-smeltet legering som inneholder gallium, tinn og indium, er flytende ved temperaturer over -19 ° C, noe som betyr at dens smeltepunkt er 50 ° C lavere enn rent gallium og over 100 ° C under 212 ° F. indium og tinn.
Galinstan® og Wood's Metal er eksempler på eutektiske legeringer - legeringer som har det laveste smeltepunktet for en hvilken som helst legeringskombinasjon som inneholder de samme elementene.
sammensetning
Tusenvis av legeringssammensetninger er i vanlig produksjon med nye komposisjoner som utvikles hvert år.
Aksepterte standardpreparater inkluderer renhetsnivåene for bestanddelene (basert på vektinnhold). Sminken, så vel som de mekaniske og fysiske egenskapene til vanlige legeringer, er standardisert av internasjonale organisasjoner som International Organization for Standardization (ISO), SAE International og ASTM Internasjonal.
Produksjon
Noen metalllegeringer forekommer naturlig og krever liten prosessering for å bli omdannet til industrielle materialer. Ferrolegeringer som Ferrokrom og Ferro-silisium, for eksempel, produseres ved smelting av blandet malm og brukes til fremstilling av forskjellige stål. Likevel vil man ta feil av å tro at legering av metaller er en enkel prosess. For eksempel, hvis man bare skulle blande smeltet aluminium med smeltet lede, ville de oppdage at de to ville skille seg i lag, omtrent som olje og vann.
Kommersielle og handelslegeringer krever generelt større prosessering og dannes ofte ved å blande smeltede metaller i et kontrollert miljø. Fremgangsmåten for å kombinere smeltede metaller eller blande metaller med ikke-metaller varierer veldig avhengig av egenskapene til elementene som blir brukt.
Fordi metallelementer har store varianter i deres toleranse for varme og gasser, er faktorer som smeltetemperaturer på komponentmetaller, urenhetsnivåer, blandingsmiljø og legeringsprosedyre er sentrale hensyn for en vellykket legering prosess.
Mens elementer som ildfaste metaller er stabile ved høye temperaturer, andre begynner å samhandle med omgivelsene sine, noe som kan påvirke renhetsnivået og til slutt legeringskvaliteten. Ofte i slike tilfeller må mellomlegeringer tilberedes for å overtale elementer til å kombinere.
Som et eksempel lages en legering av 95,5% aluminium og 4,5% kobber ved først å fremstille en 50% blanding av de to elementene. Denne blandingen har et lavere smeltepunkt enn enten rent aluminium eller rent kobber og fungerer som en "herderlegering." Dette introduseres deretter til smeltet aluminium med en hastighet som skaper riktig legeringsblanding.
kilder: Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metaller i tjeneste for mennesket. 11. utgave (1998).