خواص وتكوين وإنتاج السبائك المعدنية

السبائك عبارة عن مركبات معدنية مكونة من معدن واحد وواحد أو أكثر من العناصر المعدنية أو غير المعدنية.

أمثلة من السبائك الشائعة:

• الصلب: أ مزيج من حديد (المعادن) والكربون (غير المعادن)
• البرونز: مزيج من النحاس (المعدن) و القصدير (معدن)
• نحاس: مزيج من النحاس (المعدن) و الزنك (معدن)

المعادن النقية الفردية قد تمتلك خصائص مفيدة مثل جيدة التوصيل الكهربائي، قوة عالية ، وصلابة ، أو الحرارة و تآكل مقاومة. تحاول سبائك المعادن التجارية الجمع بين هذه الخصائص المفيدة من أجل إنشاء معادن أكثر فائدة لتطبيقات معينة من أي عنصر من مكوناتها.

صلبعلى سبيل المثال ، يتطلب المزيج الصحيح من الكربون والحديد (حوالي 99 ٪ من الحديد و 1 ٪ من الكربون) من أجل إنتاج معدن أقوى وأخف وزنا وأكثر قابلية للتطبيق من الحديد النقي.

من الصعب حساب الخصائص الدقيقة للسبائك الجديدة لأن العناصر لا تتحد فقط لتصبح مجموع الأجزاء. تتشكل من خلال التفاعلات الكيميائية ، والتي تعتمد على الأجزاء المكونة وطرق الإنتاج المحددة. نتيجة لذلك ، هناك حاجة إلى الكثير من الاختبارات في تطوير سبائك معدنية جديدة.

درجة حرارة الانصهار عامل رئيسي في صناعة السبائك للمعادن.

Galinstan® و Wood's Metal هما مثالان على السبائك سهلة الانصهار - السبائك التي تحتوي على أقل نقطة انصهار لأي مزيج من السبائك التي تحتوي على نفس العناصر.

الآلاف من التراكيب السبائكية في الإنتاج المنتظم مع التراكيب الجديدة التي يتم تطويرها كل عام.

تتضمن التركيبات القياسية المقبولة مستويات نقاء العناصر المكونة (بناءً على محتوى الوزن). يتم توحيد الماكياج ، وكذلك الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للسبائك المشتركة ، من قبل الدولية منظمات مثل المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) ، SAE الدولية ، و ASTM الدولية.

تحدث بعض السبائك المعدنية بشكل طبيعي وتتطلب معالجة قليلة ليتم تحويلها إلى مواد صناعية. السبائك الحديدية مثل الكروم الحديدي والسيليكون الحديدي ، على سبيل المثال ، يتم إنتاجها عن طريق صهر الخامات المختلطة وتستخدم في إنتاج أنواع مختلفة من الفولاذ. ومع ذلك ، قد يخطئ المرء في الاعتقاد بأن عملية خلط المعادن هي عملية بسيطة. على سبيل المثال ، إذا كان على المرء ببساطة أن يخلط المنصهر الألومنيوم مع المنصهر قيادة، وجدوا أن الاثنين سوف ينفصلان إلى طبقات ، مثل الزيت والماء.

تتطلب السبائك التجارية والتجارية عمومًا معالجة أكبر وغالبًا ما يتم تشكيلها عن طريق خلط المعادن المنصهرة في بيئة خاضعة للرقابة. يختلف الإجراء الخاص بدمج الفلزات المنصهرة أو خلط الفلزات مع غير الفلزات اعتمادًا كبيرًا على خصائص العناصر المستخدمة.

لأن العناصر المعدنية تمتلك تباينات كبيرة في تحملها للحرارة والغازات ، فهناك عوامل مثل ذوبان درجات الحرارة تعتبر المعادن المكونة ، ومستويات الشوائب ، وبيئة الخلط ، وإجراءات صناعة السبائك من الاعتبارات المركزية لنجاح سبيكة معالجة.

في حين أن عناصر مثل المعادن الحرارية تكون مستقرة عند درجات حرارة عالية ، ويبدأ الآخرون في التفاعل مع بيئتهم ، مما قد يؤثر على مستويات النقاء ، وفي نهاية المطاف ، جودة السبائك. في كثير من الأحيان في مثل هذه الحالات ، يجب تحضير السبائك المتوسطة من أجل إقناع العناصر بالدمج.

على سبيل المثال ، يتم تصنيع سبيكة من الألومنيوم 95.5 ٪ والنحاس 4.5 ٪ من خلال إعداد خليط 50 ٪ من العنصرين أولا. هذا الخليط لديه نقطة انصهار أقل من الألومنيوم النقي أو النحاس النقي ويعمل بمثابة "سبيكة صلابة". بعد ذلك يتم إدخال هذا على الألومنيوم المنصهر بمعدل يخلق المزيج المناسب من السبائك.

_{المصادر:} الشارع ، آرثر. وألكساندر ، و. سين 1944. المعادن في خدمة الرجل. الطبعة الحادية عشرة (1998).