و السبائك غير الحديدية هي تلك التي ليس لديها في المعادن تشكيل الحديد الخاصة بهم. لذلك ، فهو لا يتكون من أي نوع من أنواع الفولاذ ، ويمكن أن تكون قاعدته الأساسية هي أساس أي عنصر معدني آخر ؛ مثل الألومنيوم ، الفضة ، النحاس ، البريليوم ، المغنيسيوم ، التيتانيوم ، إلخ.
على عكس الفولاذ الكثيف ، والذي يعتبر مثاليًا للدعم المعدني للمباني وكابلات الجسور ، تميل السبائك الحديدية إلى أن تكون أخف وزنًا وأكثر مقاومة للتآكل. من هنا ، يزداد عدد تطبيقاتها بشكل كبير ، حيث يتطلب كل منها نوعًا معينًا من السبائك ، مع تركيبة معدنية دقيقة.
النحت البرونزي - مثال على سبيكة غير حديدية. المصدر: Pixabay.
بعض أقدم وأشهر السبائك غير الحديدية في التاريخ هي البرونز والنحاس الأصفر. كلاهما يحتوي على النحاس كقاعدة معدنية ، مع اختلاف أنه في البرونز يخلط في الغالب مع القصدير ، والنحاس الأصفر مع الزنك. اعتمادًا على تركيباتها وتكوينها ، يمكن أن تظهر البرونز والنحاس الأصفر بخصائص واسعة.
وبالانتقال إلى الحاضر الحديث ، فإن السبائك التي تتكون منها الأجهزة الإلكترونية هي في الأساس غير حديدية. كما أن هيكل المركبات والطائرات الأكثر تطوراً مصنوع من هذه السبائك ، لمنحها القوة بأقل وزن ممكن.
هياكل السبائك غير الحديدية
كل معدن له هياكله البلورية الخاصة به ، والتي يمكن أن تكون hcp (سداسي مضغوط) أو ccp (مكعب مضغوط) أو bcc (مكعب محوره الجسم) أو غيرها.
عند الذوبان واللحام في محلول صلب يتبلور بعد ذلك ، يتم ربط ذرات جميع المعادن ببعضها البعض عن طريق الترابط المعدني ، وتضيف الهياكل الناتجة أو تتغير.
لذلك ، سيكون لكل سبيكة في تركيبة معينة هياكل بلورية خاصة بها. لهذا السبب لدراستها ، يستخدم المرء بدلاً من ذلك مصطلحات المراحل (يشار إليها عادةً بـ α و) ، ممثلة بيانياً في مخطط الطور كدالة لمتغيرات مثل درجة الحرارة والضغط والتركيب.
من مخططات الطور هذه يمكن التنبؤ بدرجة الحرارة (المرحلة السائلة) التي تذوب فيها السبيكة غير الحديدية لنظام يتكون من معادن أو أكثر ، بالإضافة إلى طبيعة مراحلها الصلبة.
افترض زوج الفضة والنحاس. من خلال تحليل مخطط الطور ، يمكن استخلاص المعلومات الفيزيائية والهيكلية من السبائك المتعددة بمجموعات مختلفة من الفضة والنحاس (10٪ Ag و 90٪ Cu ، 25٪ Ag و 75٪ Cu ، إلخ). من الواضح ، يجب أن تكون المعادن قابلة للذوبان في بعضها البعض حتى يمكن أن تتبلور إلى سبيكة بطريقة متجانسة.
الخصائص
خصائص السبائك غير الحديدية متنوعة للغاية. بالنسبة للفولاذ ، ليس من الصعب جدًا تعميمه ، حيث إنه يظهر تآزرًا بين خصائص الحديد وخصائص الكربون الحديدي ، Fe-C. بدلاً من ذلك ، تعتمد خصائص السبائك غير الحديدية في الغالب على القاعدة المعدنية.
على سبيل المثال ، إذا كانت السبائك من الألومنيوم أو المغنيسيوم ، وكلاهما من المعادن الخفيفة ، فمن المتوقع أن تكون خفيفة. إذا تم خلط التيتانيوم ، وهو معدن أكثر كثافة ، مع أي معدن آخر خفيف الوزن ، فيجب أن تكون السبيكة الناتجة أخف وزناً قليلاً وأكثر مرونة.
إذا كان من المعروف أن النحاس والذهب موصلان جيدان للحرارة والكهرباء ، فيجب أن توفر سبائكهما مواد أرخص وأقل نعومة وأكثر مقاومة للعمل الميكانيكي والتآكل.
إذا كان من الممكن تعميم جميع خصائص وخصائص هذا النوع من السبائك ، فيجب أن تكون: أقل كثافة ، وأكثر مقاومة ميكانيكيًا بالنسبة لوزنها ، وأكثر خمولًا ضد الأكسدة التي تسببها بيئتها ، وقابلة للتشوه ، وموصلية عالية للحرارة والكهرباء. بالنسبة للبقية ، هناك العديد من الاستثناءات.
التطبيقات
الألومنيوم
إنها سبائك خفيفة جدًا ، وبالتالي يجب أن يكون هيكلها مخفيًا (الأقل ضغطًا). يمكن تشويهها لتأخذ أشكالًا متعددة ، مثل العلب ، لتخزين الأطعمة والمشروبات.
تميل إلى أن تتمتع بمقاومة عالية للتآكل ، ولكنها تتناسب عكسًا مع مقاومتها الميكانيكية ، والتي تزداد عند مزجها بالنحاس أو المغنيسيوم أو المنغنيز. أولئك الذين يتمتعون بقوة ميكانيكية أفضل يستخدمون كأجزاء جسم السيارة ، وأجزاء الطائرات.
التيتانيوم
- تجد سبائك التيتانيوم العديد من التطبيقات لتصميم الأطراف الاصطناعية ، وبشكل عام ، هذا المعدن متوافق للغاية مع المصفوفات الفسيولوجية.
يتم استخدامه أيضًا كأجزاء من هيكل وسطح الطائرات والمركبات والدراجات النارية ونوادي الجولف ، من بين القطع الأثرية والأشياء الأخرى.
- مخلوطة بالألمنيوم ، وقد استخدمت سبائكه في بناء أسطح المعابد والمعابد اليابانية ، وفي تماثيل التنانين.
فضة
-سبائكه مع الجرافيت (Ag-C) لها مقاومة كهربائية منخفضة وبالتالي فهي تستخدم كمكونات لقواطع الدائرة.
- مخلوط مع الزئبق ، يتم الحصول على ملغم بنسبة 50٪ زئبق ونسبة أقل من النحاس والقصدير ، ويستخدم لسد عيوب الأسنان.
-سبائكه مع النحاس يمنحه هذه المقاومة بحيث ينتج عنه أقراص ومناشير القطع المعدنية.
- يستخدم في المجوهرات في سبيكة من البلاديوم والبلاتين ، مقاوم للخدوش وفقدان لمعانه.
المغنيسيوم
إنها أكثر كثافة من الألومنيوم ، لكن خصائصها متشابهة. إنها تقاوم الظروف الجوية جيدًا ، لذا فقد تم استخدامها لتصنيع قطع غيار السيارات ، في علب التروس ، والعجلات ، والصواريخ ، باختصار ، في الآلات عالية السرعة (وكذلك في الدراجات).
البريليوم
- تُستخدم سبيكة Be-Cu للمكونات الإلكترونية للأجهزة الصغيرة ، مثل الهواتف الذكية وأجهزة iPad وساعات اليد والأجهزة اللوحية وما إلى ذلك.
- السيراميك (المخلوط مع الغاليوم والزرنيخ والإنديوم) ، ويستخدم في الدوائر الإلكترونية بكثافة تيار عالية.
-في الطب ، تصنع سبائك البريليوم العديد من أدواتها وأجهزتها ، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب ، ومشارط الليزر ، والماسحات الضوئية ، وإطار معدات الرنين المغناطيسي النووي ، وغيرها.
- كما أنها تصوغ جزء من الأسلحة العسكرية والنووية ، كما أنها صنعت مرايا للأقمار الصناعية من سبائك البريليوم.
- الأدوات المصاغة بهذه السبائك لا تنتج شرارات عند تعرضها للاحتكاك العالي.
أمثلة
بعض الأمثلة المحددة للسبائك غير الحديدية هي:
-Monel و Constantán ، وكلاهما من سبائك النيكل والنحاس ، ولكن بتركيبة 2: 1 و 45٪ (55٪ نحاس) على التوالي.
- الكروم وتكوينه 90٪ نيكل و 10٪ نحاس. يتم استخدامه كجزء من النظام الكهربائي للأفران الصناعية ، القادرة على تحمل درجات الحرارة العالية.
-Ti-6Al-4V ، سبيكة من التيتانيوم مع الفاناديوم والألمنيوم ومعادن أخرى ، تستخدم بشكل خاص للأغراض البيولوجية.
- الستيليت ، سبيكة من الكوبالت والكروم.
-المغناليوم وسبائك الألمنيوم مع نسبة منخفضة من المغنيسيوم (أقل من أو يساوي 10٪). إنها عمليًا صفائح ألمنيوم أكثر مقاومة للجر وأكثر ثباتًا.
- الذهب الأبيض ، ويتكون تكوينه من 90٪ ذهب و 10٪ من أي معدن أبيض ، مثل الفضة أو البلاديوم.
المراجع
- الدكتور سي أرجون. (سادس). السبائك اللاحديدية.. تم الاسترجاع من: users.fs.cvut.cz
- نيبون ستيل اند سوميتومو ميتال كوربوريشن. (2012). المواد الإنشائية غير الحديدية (التيتانيوم والألومنيوم).. تم الاسترجاع من: nipponsteel.com
- WA Monteiro و SJ Buso و LV da Silva (2012). تطبيق سبائك المغنيسيوم في النقل ، ميزات جديدة على سبائك المغنيسيوم ، فالديمار ألفريدو مونتيرو ، IntechOpen ، DOI: 10.5772 / 48273.
- جمعية تنمية النحاس. (2018). سبائك النحاس والنحاس. تم الاسترجاع من: copperalliance.org.uk
- مايكل أويستشير. (7 مارس 2018). سبائك الفضة واستخداماتها. تم الاسترجاع من: mgsrefining.com
- تيرينس بيل. (26 سبتمبر 2018). تطبيقات البريليوم. تم الاسترجاع من: thebalance.com
- كوزمولينكس. (سادس). مخططات مرحلة الأنشطة. تم الاسترجاع من: cosmolinux.no-ip.org