Leer over metaallegeringen

Legeringen zijn metaalverbindingen samengesteld uit één metaal en één of meer metaal- of niet-metaalelementen.

Voorbeelden van gewone legeringen zijn:

• Staal, een combinatie van ijzer (metaal) en koolstof (niet-metaal)
• Brons, een combinatie van koper (metaal) en tin (metaal) en
• Messing , een mengsel van koper (metaal) en zink (metaal)

Eigenschappen

Individuele zuivere metalen kunnen nuttige eigenschappen bezitten, zoals goede elektrische geleidbaarheid, hoge sterkte en hardheid, of warmte- en corrosieweerstand.

Commerciële metaallegeringen proberen deze voordelige eigenschappen te combineren om een ​​metaal te maken die nuttiger is voor een bepaalde toepassing dan elk van zijn componentelementen.

De ontwikkeling van staal bijvoorbeeld vereist het vinden van de juiste combinatie van koolstof en ijzer (ongeveer 99% ijzer en 1% koolstof, zoals blijkt) om een ​​sterker, lichter en werkbaar metaal te produceren dan zuiver ijzer.

De precieze eigenschappen van nieuwe legeringen zijn moeilijk te berekenen, omdat elementen niet alleen samenvoegen om sommigen te worden, maar vormen door middel van chemische interacties die afhankelijk zijn van hun componenten en de productiemethode. Als gevolg hiervan is veel test nodig in de ontwikkeling van nieuwe metaallegeringen.

Een ding dat zeker is, is dat wanneer de metalen gelegeerd worden, de smelt temperatuur altijd wordt beïnvloed. Galinstan®, een laagsmeltige legering die gallium, tin en indium bevat, vloeibaar bij temperaturen boven 2,2 ° C (-19 ° C), waardoor het smeltpunt 122 ° F (50 ° C) lager is dan pure gallium en meer dan 212 ° F (100 ° C) onder indium en tin.

Galinstan® en Wood's Metal zijn voorbeelden van eutectische legeringen. Eutectische legeringen hebben het laagste smeltpunt van elke legeringscombinatie die dezelfde elementen bevat.

Samenstelling

Duizenden legeringssamenstellingen zijn in regelmatige productie, terwijl nieuwe composities regelmatig worden ontwikkeld.

Geaccepteerde standaardsamenstellingen omvatten de zuiverheidsgraden van bestanddelen (op basis van het gewicht).

De make-up, evenals de mechanische en fysieke eigenschappen van gewone legeringen, worden gecontroleerd door internationale organisaties zoals ISO, SAE International en ASTM International.

Productie

Sommige metaallegeringen zijn van nature voorkomend en vereisen weinig verwerking om te zetten in industriële materialen. Ferro-legeringen, zoals ferrochroom en ferro-silicium, worden bijvoorbeeld geproduceerd door het smelten van gemengde ertsen en worden gebruikt bij de productie van diverse staalproducten.

Handels- en handelslegeringen vereisen echter over het algemeen grotere verwerking en worden meestal gevormd door mengen metalen in een gecontroleerde omgeving. Toch zou men vergissen in het denken dat legerende metalen een eenvoudig proces zijn.

Als men bijvoorbeeld gesmolten aluminium met gesmolten lood zou mengen, zouden we vinden dat ze in lagen zouden scheiden, net als olie en water. De procedure voor het combineren van gesmolten metalen, of het vermengen van metalen met nonmetalen, varieert sterk afhankelijk van de eigenschappen van de benodigde elementen.

Metalen elementen hebben een grote variantie in hun tolerantie van warmte en gassen. Terwijl elementen zoals de vuurvaste metalen stabiel zijn bij hoge temperaturen, beginnen anderen met hun omgeving te interageren, die de zuiverheidsniveaus kunnen beïnvloeden en uiteindelijk de legeringskwaliteit.

Belangrijke overwegingen wanneer legerende metalen de smeltemperaturen van componenten, onzuiverheidsgraden, de mengomgeving en de legeringsprocedure omvatten.

In sommige gevallen moeten intermediaire legeringen worden bereid om elementen te combineren om te combineren.

Een legering van 95,5% aluminium en 4,5% koper wordt gemaakt door eerst een 50% mengsel van de twee elementen te bereiden. Dit mengsel heeft een lager smeltpunt dan of zuiver aluminium of zuiver koper en fungeert als een 'hardende legering'. Dit wordt dan ingevoerd bij gesmolten aluminium tegen een snelheid dat de juiste legeringsmix creëert.

_Bronnen: Straat, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metalen in de Dienst van de Mens . 11e editie (1998).