السبائك المعدنية: أنواعها وخصائصها وأمثلة لها

السبائك المعدنية عبارة عن مواد تتكون من مزيج من معادن أو أكثر ، أو معادن وغير معدنية. لذلك يمكن تمثيل هذه المواد من خلال اتحاد المعدن الأساسي (أو القاعدة) ويمكن أن يأتي اسم هذا المعدن لتمثيل اسم السبائك.

يتم إنشاء السبيكة من خلال عملية ربط العناصر المنصهرة المختلفة ، التي يتم فيها ربط العناصر الأخرى أو إذابتها في المعدن الأساسي ، وربط المكونات لتشكيل مادة جديدة بخصائص مختلطة لكل عنصر على حدة.

يتم إنشاء هذا النوع من المواد عادةً للاستفادة من نقاط قوة المعدن ، وفي الوقت نفسه لمكافحة نقاط ضعفه من خلال اتحاده بعنصر آخر يمكنه توفير هذه الاحتياجات.

يحدث هذا في أمثلة مثل الصلب ، والذي يستخدم الكربون لتعزيز التركيب البلوري للحديد ؛ أو في حالة البرونز ، الذي تم تسجيله كأول سبيكة حصل عليها الإنسان والتي استخدمت منذ بداية الجنس البشري.

نوع

عند الحديث عن أنواع السبائك المعدنية ، إلى جانب العناصر التي تشكلها ، يجب أن تدرس هذه العناصر تحت المجهر الإلكتروني لتمييزها وفقًا لتركيبها البلوري.

لذلك هناك نوعان من السبائك المعدنية ، حسب هيكلها البلوري والآلية التي تم تنفيذها لتشكيلها: السبائك عن طريق الإحلال والخلالي.

سبائك عن طريق الاستبدال

هذه السبائك هي تلك التي تحل فيها ذرات السبيكة (المادة التي تربط المعدن الأساسي) محل ذرات المعدن الأساسي لتشكيل السبيكة.

يتم إنشاء هذا النوع من السبائك عندما يكون لذرات المعدن الأساسي وذرات عامل السبائك نفس الحجم. تتميز السبائك البديلة باستبدال العناصر المكونة لها بشكل نسبي في الجدول الدوري.

النحاس هو مثال على سبيكة عن طريق الاستبدال ، والتي يتم تشكيلها من قبل اتحاد النحاس والزنك. في المقابل ، تحتوي هذه الذرات على أحجام مماثلة وقرب في الجدول الدوري.

سبائك الخلالي

عندما يكون لعامل أو عوامل صناعة السبائك ذرات أصغر بكثير من تلك الموجودة في المعدن الأساسي للسبائك ، فيمكنهم الدخول إلى الهيكل البلوري للثاني وتسربه بين الذرات الكبيرة.

الصلب هو مثال على السبائك الخلالي ، حيث يوجد عدد أصغر من ذرات الكربون بين الذرات في الشبكة البلورية للحديد.

خصائص

على عكس العديد من المواد الأخرى ، لا تمتلك السبائك المعدنية سلسلة من الخصائص الملازمة لهذا النوع من الخليط ؛ وعادة ما يتم تشكيلها لالتقاط الخصائص المرغوبة لكل عنصر وتعزيز فائدته.

لذلك ، تمثل هذه المواد شخصية فريدة عندما يتعلق الأمر بقياس خواصها العامة ، ولكن من المعروف أنها قد تم إنشاؤها لتحسين الخصائص التالية:

مقاومة التشوه أو الآثار

يمكن زيادة القوة الميكانيكية للمعادن من خلال اتحادها مع عنصر معدني أو غير معدني آخر ، كما هو الحال في الفولاذ المقاوم للصدأ.

تستخدم هذه الكروم والنيكل والحديد لتشكيل مادة شديدة الشد لطائفة واسعة من الاستخدامات التجارية والصناعية.

وبهذه الطريقة ، تعد سبائك الألومنيوم (مع النحاس والزنك والمغنيسيوم أو المعادن الأخرى) نوعًا آخر من السبائك التي تضاف فيها المكونات الثانية لتحسين قوة الألومنيوم ، وهو معدن نقي طبيعيًا.

نقطة انصهار

تختلف نقطة انصهار السبائك عن تلك الخاصة بالمعادن النقية: هذه المواد ليس لها قيمة ثابتة ، ولكنها تذوب في نطاق من درجات الحرارة التي تصبح فيها المادة خليطًا من المراحل السائلة والصلبة.

تسمى درجة الحرارة التي يبدأ عندها الانصهار بالصلبة ، ودرجة الحرارة التي تنتهي عندها تسمى بالسوائل.

مقاومة التآكل

يمكن تشكيل السبائك بغرض تحسين قدرة المعدن على مقاومة التآكل ؛ في حالة الزنك ، له خاصية مقاومة عالية لعملية التآكل ، مما يجعله مفيدًا عند مزجه مع معادن أخرى مثل النحاس والصلب.

المظهر واللون

هناك خلائط تم إنشاؤها لتجميل المعادن وإعطاء استخدامات زخرفية. الألبكة (أو الفضة الجديدة) عبارة عن مادة مكونة من الزنك والنحاس والنيكل ، ولونها ولونها شبيه بالفضة التي يمكن أن تربك الأشخاص الذين ليسوا على دراية بهذه المادة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه للعديد من التطبيقات.

توصيل الحرارة

يمكن تقليل توصيل الحرارة أو زيادتها مع الاتحاد بين المعدن وعنصر آخر.

في حالة النحاس ، هذا موصل جيد جدًا للحرارة ومفيد لإنتاج مشعات منزلية ومبادلات حرارية في الصناعة. أيضا ، سبائك النحاس لديها الموصلية الحرارية أقل من المعدن النقي.

التوصيل الكهربائي

يمكن أيضًا تفضيل التوصيل الكهربائي أو إتلافه بسبب اتحاد المعدن بمادة أخرى.

يعد النحاس أحد أفضل المواد الموصلة كهربائياً ، ولكنه سيتضرر في هذا الصدد من خلال التحالف مع المواد الأخرى لتشكيل السبائك.

أمثلة

الحديد نيزك

إنها تلك السبائك التي تحدث بشكل طبيعي ، والتي يتم الحصول عليها من النيازك التي تتميز بتكوينها من النيكل والحديد ، والتي سقطت على الأرض في الماضي وسمحت لأول البشر باستخدام هذه المواد لتصنيع الأسلحة والأدوات.

برونز

ويمثل سبيكة النحاس والقصدير ، ويمثل سبيكة أساسية لصنع الأسلحة والأواني والمنحوتات والمجوهرات في الأوقات الأولى للبشرية.

النحاس

سبيكة من النحاس والزنك. تُستخدم هذه المادة في الاحتكاك المنخفض لتكون جزءًا من الأقفال ومقابض الأبواب والصمامات.

المنغنيز

لا يتم الحصول على هذا العنصر في شكل حر في الطبيعة. إنه يمثل عادةً عامل سبائك الحديد في أشكال معدنية متعددة وقد يكون له استخدامات مهمة في الفولاذ المقاوم للصدأ.