Сплавите са метални съединения, съставени от един метал и един или повече метални или неметални елементи.
Примери за обикновени сплави:
- Стомана: A комбинация от желязо (метал) и въглерод (неметален)
- Бронз: Комбинация от мед (метал) и калай (Метал)
- Брас: Смес от мед (метал) и цинк (Метал)
Имоти
Отделните чисти метали могат да притежават полезни свойства като добри електропроводимост, висока якост и твърдост, или топлина и корозия резистентност. Търговските метални сплави се опитват да комбинират тези полезни свойства, за да създадат метали, които са по-полезни за конкретни приложения, отколкото който и да е от техните компоненти.
стомана, например, изисква правилната комбинация от въглерод и желязо (около 99% желязо и 1% въглерод), за да се получи метал, който е по-здрав, лек и работещ от чистото желязо.
Точните свойства на новите сплави са трудни за изчисляване, тъй като елементите не просто се комбинират, за да се превърнат в сбор от частите. Те се образуват чрез химични взаимодействия, които зависят от съставните части и специфичните производствени методи. В резултат на това са необходими много тестове при разработването на нови метални сплави.
Температурата на топене е ключов фактор при легирането на метали. галинстан, нископлавилна сплав, съдържаща галий, калай и индий е течен при температури над -19 ° C (2,2 ° F), което означава, че неговата точка на топене е 122 ° F (50 ° C) по-ниска от чиста галий и повече от 212 ° F (100 ° C) по-долу индий и калай.
Galinstan® и Wood's Metal са примери за евтектични сплави - сплави с най-ниска точка на топене от всяка комбинация от сплави, съдържащи същите елементи.
композиция
Хиляди сплави са в редовно производство, като всяка година се разработват нови състави.
Приетите стандартни състави включват нивата на чистота на съставните елементи (базирани на тегловно съдържание). Съставът, както и механичните и физичните свойства на обикновените сплави са стандартизирани от международните организации като Международната организация за стандартизация (ISO), SAE International и ASTM International.
производство
Някои метални сплави се срещат естествено и изискват малко обработка, за да бъдат превърнати в материали от индустриален клас. Феросплавите като Ферохром и Феро-силиций например се получават чрез топене на смесени руди и се използват при производството на различни стомани. И все пак, би било погрешно да се мисли, че легирането на метали е прост процес. Например, ако трябва просто да смесите разтопен алуминий с разтопен водя, ще открият, че двете ще се разделят на слоеве, подобно на масло и вода.
Търговските и търговски сплави обикновено изискват по-голяма обработка и най-често се образуват чрез смесване на разтопени метали в контролирана среда. Процедурата за комбиниране на разтопени метали или смесване на метали с неметали варира значително в зависимост от свойствата на използваните елементи.
Тъй като металните елементи притежават големи различия в тяхната поносимост към топлина и газове, фактори като температури на топене на компонентните метали, нивата на примеси, средата на смесване и процедурата на легиране са централни съображения за успешна сплав процес.
Докато елементи като огнеупорни метали са стабилни при високи температури, други започват да взаимодействат със средата си, което може да повлияе на нивата на чистота и в крайна сметка на качеството на сплавта. Често в такива случаи трябва да се подготвят междинни сплави, за да се убедят елементите да се комбинират.
Като пример, сплав от 95,5% алуминий и 4,5% мед се прави, като първо се приготви 50% смес от двата елемента. Тази смес има по-ниска точка на топене от чистия алуминий или чиста мед и действа като "втвърдител сплав." След това се въвежда в разтопен алуминий със скорост, която създава правилната смес от сплав.
Източници: Улица, Артур. & Alexander, W. О. 1944. Метали в служба на човека. 11-то издание (1998).