ALIAJELE NEFEROASE: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Cele aliaje neferoase sunt cele care nu au în compoziția lor de metal de fier. Prin urmare, nu constă în niciunul dintre tipurile de oțeluri, iar baza sa principală poate fi aceea a oricărui alt element metalic; cum ar fi aluminiu, argint, cupru, beriliu, magneziu, titan etc.

Spre deosebire de oțelurile dense, ideale pentru sprijinul metalic al clădirilor și cablurilor de pod, aliajele feroase sunt de obicei mai ușoare și mai rezistente la coroziune. De aici până la aceea numărul aplicațiilor sale crește exponențial, fiecare solicitând un tip specific de aliaj, cu o compoziție metalică exactă.

Sculptura din bronz - un exemplu de aliaj neferos. Sursa: Pixabay.

Unele dintre cele mai vechi și mai cunoscute aliaje neferoase din istorie sunt bronzul și alama. Ambele au cupru ca bază metalică, cu diferența că în bronz este predominant amestecat cu staniu, iar în alamă cu zinc. În funcție de combinațiile și compoziția lor, pot apărea bronzuri și alame cu proprietăți extinse.

Și trecând în prezentul modern, aliajele care alcătuiesc dispozitive electronice sunt esențial neferoase. De asemenea, cadrul celor mai sofisticate vehicule și aeronave este confecționat din aceste aliaje, pentru a le oferi rezistență la cea mai mică greutate posibilă.

Structuri ale aliajelor neferoase

Fiecare metal are propriile sale structuri cristaline, care pot fi de tip hcp (hexagonal compact), ccp (compact cubic) bcc (centrat pe corp cubic) sau altele.

Când s-au topit și sudat într-o soluție solidă care apoi cristalizează, atomii tuturor metalelor se unesc prin legătura metalică, iar structurile rezultate se adaugă sau se schimbă.

Prin urmare, fiecare aliaj la o anumită compoziție va avea propriile structuri cristaline. De aceea, pentru a le studia, se utilizează mai degrabă termenii de faze (denumiți de obicei α și β), reprezentate grafic într-o diagramă de faze ca funcție de variabile precum temperatura, presiunea și compoziția.

Din aceste diagrame de fază se poate prezice la ce temperatură (faza lichidă) aliajul neferos al unui sistem format din două sau mai multe metale se va topi, precum și natura fazelor sale solide.

Asumă perechea argint-cupru. Analizând diagrama de faze, informațiile fizice și structurale pot fi extrase din mai multe aliaje cu diferite combinații argint-cupru (10% Ag și 90% Cu, 25% Ag și 75% Cu etc.). Evident, metalele trebuie să fie solubile între ele, astfel încât să se poată cristaliza într-un aliaj într-un mod omogen.

Proprietăți

Proprietățile aliajelor neferoase sunt foarte diverse. Pentru oțeluri nu este foarte greu de generalizat, deoarece prezintă o sinergie a proprietăților fierului cu cele ale fierului-carbonului, Fe-C. În schimb, proprietățile aliajelor neferoase depind mai ales de baza metalică.

De exemplu, dacă aliajele sunt aluminiu sau magneziu, ambele metale ușoare, se așteaptă să fie ușoare. Dacă titanul, un metal mai dens, este amestecat cu orice alt metal ușor, aliajul rezultat ar trebui să fie ușor mai ușor și mai flexibil.

Dacă se știe că cuprul și aurul sunt buni conductori de căldură și electricitate, atunci aliajele lor trebuie să ofere materiale mai ieftine, mai puțin moi și mai rezistente la lucrările mecanice și la coroziune.

Dacă toate proprietățile și caracteristicile acestui tip de aliaje ar putea fi generalizate, acestea ar trebui să fie: mai puțin dense, mai rezistente din punct de vedere mecanic în raport cu greutatea lor, mai inerte împotriva oxidării cauzate de mediul lor, deformabile, foarte conducătoare de căldură și electricitate. În rest, există numeroase excepții.

Aplicații

Aluminiu

Sunt aliaje foarte ușoare și, prin urmare, structura lor trebuie să fie bcc (cea mai puțin compactă). Acestea pot fi deformate în forme multiple, cum ar fi conservele, pentru depozitarea alimentelor și a băuturilor.

Acestea tind să aibă o rezistență ridicată la coroziune, dar este invers proporțional cu rezistența lor mecanică, care crește atunci când este amestecat cu cupru, magneziu sau mangan. Cei cu puteri mecanice mai bune își găsesc utilizarea ca piese de caroserie auto și pentru piese de avion.

Titan

-Aliaturile de titaniu găsesc multe aplicații pentru proiectarea protezelor osoase și, în general, acest metal este foarte compatibil cu matricele fiziologice.

De asemenea, este utilizat ca părți ale cadrului și suprafeței aeronavelor, vehiculelor, motocicletelor, cluburilor de golf, printre alte artefacte și obiecte.

-Amestecat cu aluminiu, aliajele sale au fost folosite la construcția acoperișurilor templelor și pagodelor japoneze, precum și în statuile dragonilor lor.

Argint

-Aliatul său cu grafit (Ag-C) are o rezistență electrică scăzută și, prin urmare, este utilizat ca componente ale întreruptoarelor.

-Amestecat cu mercur, se obține un amalgam cu 50% Hg și un procent mai mic de cupru și staniu, care este utilizat pentru a umple defectele dentare.

-Aliatul său cu cupru îi conferă o astfel de rezistență încât creează discuri și ferăstrău de metal.

-În bijuterii este utilizat într-un aliaj de paladiu și platină, rezistent la zgârieturi și pierderea strălucirii sale.

Magneziu

Sunt mai densi decât aluminiul, dar, în rest, proprietățile lor sunt similare. Rezistă bine condițiilor atmosferice, așa că au fost utilizate pentru fabricarea pieselor auto, în cutii de viteze, roți, rachete, pe scurt, în mașini de mare viteză (precum și în biciclete).

Beriliu

-Aliatul Be-Cu este utilizat pentru componente electronice pentru dispozitive mici, precum smartphone-uri, iPads, ceasuri de mână, tablete etc.

-Ceramica (amestecată cu galiu, arsen sau indiu), se utilizează în circuite electronice cu densitate mare de curent.

-În medicină, aliajele de beriliu forjează multe dintre instrumentele și dispozitivele sale, cum ar fi stimulatoare cardiace, scalpele laser, scanere, cadrul echipamentului de rezonanță magnetică nucleară, printre altele.

-Formează și o parte din armele nucleare și militare, a făcut și oglinzi pentru sateliți cu aliaje de beriliu.

-Tugurile forjate cu aceste aliaje nu produc scântei atunci când sunt supuse la frecare ridicată.

Exemple

Câteva exemple specifice de aliaje neferoase sunt:

-Monel și Constantán, ambele aliaje nichel-cupru, dar cu o compoziție de 2: 1 și, respectiv, 45% (55% cupru).

-Cromel, a cărui compoziție este 90% nichel și 10% cupru. Este utilizat ca parte a sistemului electric al cuptoarelor industriale, capabil să reziste la temperaturi ridicate.

-Ti-6Al-4V, un aliaj de titan cu vanadiu, aluminiu și alte metale, utilizat în special în scopuri biologice.

-Stelita, un aliaj de cobalt și crom.

-Malalium, aliaj de aluminiu cu un procent redus de magneziu (mai mic sau egal cu 10%). Sunt practic foi de aluminiu care sunt mai rezistente la tracțiune și sunt mai tenacice.

-Aur alb, a cărui compoziție constă din 90% aur cu 10% din orice metal alb, cum ar fi argintul sau paladiul.

Referințe

1. Dr.C.Ergun. (Sf). Aliajele neferoase. . Recuperat de la: users.fs.cvut.cz
2. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation. (2012). Materiale structurale neferoase (titan, aluminiu). . Recuperat de la: nipponsteel.com
3. WA Monteiro, SJ Buso și LV da Silva (2012). Aplicarea aliajelor de magneziu în transport, noi caracteristici pe aliajele de magneziu, Waldemar Alfredo Monteiro, IntechOpen, DOI: 10.5772 / 48273.
4. Asociația de dezvoltare a cuprului (2018). Aliajele de cupru și cupru. Recuperat de la: copperalliance.org.uk
5. Michael Oistacher. (7 martie 2018). Aliajele de argint și utilizările lor. Recuperat de la: mgsrefining.com
6. Terrence Bell. (26 septembrie 2018). Aplicații beriliu. Recuperat de la: thebalance.com
7. Cosmolinux. (Sf). Diagrame de fază activități. Recuperat de la: cosmolinux.no-ip.org