ICKE-JÄRNLEGERINGAR: STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN, EXEMPEL - KEMI - 2026

De icke-järnhaltiga legeringarna är de som inte har i sin sammansättning järnmetall. Därför består det inte av någon typ av stål, och dess huvudbas kan vara den för något annat metalliskt element; såsom aluminium, silver, koppar, beryllium, magnesium, titan, etc.

Till skillnad från tät stål, idealiskt för metalliskt stöd för byggnader och bryggkablar, är järnlegeringar vanligtvis lättare och mer motståndskraftiga mot korrosion. Härifrån ökar antalet applikationer exponentiellt, var och en kräver en specifik typ av legering med en exakt metallkomposition.

Bronsskulptur - ett exempel på en järnfri legering. Källa: Pixabay.

Några av de äldsta och mest kända icke-järnlegeringarna i historien är brons och mässing. Båda har koppar som metallbas, med skillnaden att det i brons huvudsakligen blandas med tenn och i mässing med zink. Beroende på deras kombinationer och sammansättning kan brons och mässing med omfattande egenskaper dyka upp.

Och när vi flyttar in i modern nutid är legeringarna som utgör elektroniska apparater väsentligen icke-järnhaltiga. Dessutom är ramen för de mest sofistikerade fordon och flygplan tillverkade av dessa legeringar för att ge dem styrka vid lägsta möjliga vikt.

Strukturer av icke-järnlegeringar

Varje metall har sina egna kristallina strukturer, som kan vara hcp (kompakt hexagonal), ccp (kompakt kubik), bcc (kropps centrerad kubik) eller andra.

När de smälts och svetsas till en fast lösning som sedan kristalliseras sammanfogas atomerna i alla metaller genom metallisk bindning, och de resulterande strukturerna läggs till eller förändras.

Därför kommer varje legering till en viss komposition att ha sina egna kristallstrukturer. Därför använder man snarare termerna av faser (vanligtvis betecknade α och β), representerade grafiskt i ett fasdiagram som en funktion av variabler som temperatur, tryck och sammansättning.

Från dessa fasdiagram kan man förutsäga vid vilken temperatur (vätskefas) den icke-järnlegeringen i ett system som består av två eller flera metaller kommer att smälta, liksom arten av dess fasta faser.

Antag silver-kopparparet. Genom att analysera sitt fasdiagram kan fysisk och strukturell information extraheras från de flera legeringarna med olika silver-kopparkombinationer (10% Ag och 90% Cu, 25% Ag och 75% Cu, etc.). Uppenbarligen måste metaller vara lösliga i varandra så att de kan kristallisera till en legering på ett homogent sätt.

Egenskaper

Egenskaperna hos icke-järnlegeringar är mycket olika. För stål är det inte särskilt svårt att generalisera, eftersom de uppvisar en synergi mellan egenskaperna hos järn med de för järn-kol, Fe-C. Istället beror egenskaperna hos icke-järnlegeringar mest av metallbasen.

Till exempel, om legeringarna är aluminium eller magnesium, båda lätta metaller, förväntas de vara lätta. Om titan, en tätare metall, blandas med någon annan lättmetall, bör den resulterande legeringen vara något lättare och mer flexibel.

Om koppar och guld är kända för att vara goda ledare för värme och elektricitet, måste deras legeringar erbjuda material som är billigare, mindre mjuka och mer motståndskraftiga mot mekaniskt arbete och korrosion.

Om alla egenskaper och egenskaper hos denna typ av legeringar skulle kunna generaliseras, måste de vara: mindre täta, mekaniskt mer motståndskraftiga i förhållande till deras vikt, mer inerta mot oxidationen som orsakas av deras miljö, deformerbar, mycket ledande för värme och elektricitet. För resten finns det många undantag.

tillämpningar

Aluminium

De är mycket lätta legeringar och därför bör deras struktur vara bcc (det minst kompakta). De kan deformeras så att de får flera former, till exempel burkar, för lagring av mat och dryck.

De tenderar att ha hög motståndskraft mot korrosion, men den är omvänt proportionell mot deras mekaniska motstånd, som ökar när de blandas med koppar, magnesium eller mangan. De med bättre mekaniska styrkor finner användning som auto-kroppsdelar och för flygplansdelar.

Titanium

-Titanlegeringar hittar många tillämpningar för utformning av benproteser, och i allmänhet är denna metall mycket kompatibel med fysiologiska matriser.

Det används också som delar av ramen och ytan på flygplan, fordon, motorcyklar, golfklubbar, bland andra artefakter och föremål.

-Blandat med aluminium har dess legeringar använts för att bygga taken på japanska tempel och pagoder och i statyerna av deras drakar.

Silver

-Den legering med grafit (Ag-C) har låg elektrisk motstånd och används därför som komponenter i brytare.

-Blandat med kvicksilver, ett amalgam med 50% Hg och en lägre andel koppar och tenn erhålls, som används för att fylla tandfel.

-Den legering med koppar ger den sådan motstånd att den skapar metallskäror och sågar.

-I smycken används den i en legering av palladium och platina, motståndskraftig mot repor och förlust av glans.

Magnesium

De är tätare än aluminium, men annars är deras egenskaper lika. De motstår atmosfäriska förhållanden väl, så de har använts för tillverkning av bildelar, i växellådor, hjul, missiler, kort sagt, i höghastighetsmaskiner (såväl som i cyklar).

Beryllium

-Its Be-Cu-legering används för elektroniska komponenter för små enheter, såsom smartphones, iPads, armbandsur, surfplattor, etc.

-Keramik (blandad med gallium, arsenik eller indium) används i elektroniska kretsar med hög strömtäthet.

-Medicin smälter berylliumlegeringar många av sina instrument och anordningar, såsom pacemaker, laserskalpeller, skannrar, ramen för kärnmagnetisk resonansutrustning, bland andra.

-Det smider också en del av militära och kärnvapen, det har också gjort speglar för satelliter med berylliumlegeringar.

-Verktyg smidda med dessa legeringar ger inte gnistor när de utsätts för hög friktion.

exempel

Några specifika exempel på icke-järnlegeringar är:

-Monel och Constantán, båda nickel-kopparlegeringar, men med en sammansättning av 2: 1 respektive 45% (55% koppar).

-Cromel, vars sammansättning är 90% nickel och 10% koppar. Det används som en del av det elektriska systemet för industriella ugnar, som kan motstå höga temperaturer.

-Ti-6Al-4V, en legering av titan med vanadin, aluminium och andra metaller, speciellt används för biologiska ändamål.

-Stelite, en legering av kobolt och krom.

-Magnalium, aluminiumlegering med en låg andel magnesium (mindre än eller lika med 10%). Det är praktiskt taget aluminiumplåtar som är mer motståndskraftiga mot dragkraft och är mer hållbara.

-Vitt guld, vars sammansättning består av 90% guld med 10% av vit metall, såsom silver eller palladium.

referenser

1. Dr.C.Ergun. (Sf). Nonferrous Alloys. . Återställs från: users.fs.cvut.cz
2. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation. (2012). Icke-järnhaltiga material (titan, aluminium). . Återställd från: nipponsteel.com
3. WA Monteiro, SJ Buso och LV da Silva (2012). Användning av magnesiumlegeringar i transport, nya funktioner på magnesiumlegeringar, Waldemar Alfredo Monteiro, IntechOpen, DOI: 10.5772 / 48273.
4. Kopparutvecklingsföreningen. (2018). Koppar- och kopparlegeringar. Återställd från: copperalliance.org.uk
5. Michael Oistacher. (7 mars 2018). Silverlegeringar och deras användning. Återställd från: mgsrefining.com
6. Terrence Bell. (26 september 2018). Beryllium Applications. Återställd från: thebalance.com
7. Cosmolinux. (Sf). Aktiviteter Fasdiagram. Återställd från: cosmolinux.no-ip.org