METALE NEFEROASE: STRUCTURĂ, TIPURI, CARACTERISTICI - CHIMIE - 2025

Cele non - metale feroase sunt cele care nu au sau neglijabile cantități de fier. Acestea, în proporții diferite de masă, sunt utilizate pentru a crea aliaje care prezintă proprietăți fizice mai bune decât metalele individuale.

Astfel, structurile lor cristaline și interacțiunile metalice sunt piatra de temelie a aplicațiilor de aliaje neferoase. Cu toate acestea, aceste metale pure găsesc mai puține utilizări, deoarece sunt foarte sensibile și reactive. Din acest motiv, acestea funcționează cel mai bine ca bază și aditiv pentru aliaje.

Bronzul este un aliaj neferos; Constă în principal dintr-un amestec auriu de cupru și staniu (statuia din imaginea de mai sus). Cuprul din aliaj oxidează și formează CuO, un compus care își înnegrește suprafața aurie. În medii umede, CuO hidratează și absoarbe dioxidul de carbon și sărurile pentru a forma compuși albastru-verzi.

De exemplu, Statuia Libertății este acoperită de straturi de carbonate de cupru (CuCO ₃ ) cunoscute sub numele de patină. În general, toate metalele ruginesc. În funcție de stabilitatea oxizilor lor, acestea protejează aliajele într-o măsură mai mică sau mai mare împotriva coroziunii și a factorilor externi.

Structura

Fierul este doar unul dintre toate metalele din natură, deci structurile și aliajele metalelor neferoase sunt mai diverse.

Cu toate acestea, în condiții normale, majoritatea metalelor au trei structuri cristaline stabilite prin legăturile lor metalice: compact hexagonal (CP), compact cubic (ccp) și cubic centrat pe corp (cc).

Compact Hex (CP)

Dintre cele trei structuri, aceasta este cea mai puțin densă și mai compactă, fiind în același timp cea cu cel mai mare interstiție de volum.

Prin urmare, se încadrează mai ușor în molecule și atomi mici. La fel, în acest cub, fiecare atom este înconjurat de opt vecini.

Exemple

- Vanadiu (V).

- Niobiu (Nb).

- Crom (Cr).

- Metale alcaline.

- Tungsten (W).

În plus, există și alte structuri, cum ar fi cele cubice simple și altele mai complexe, care constau în aranjamente mai puțin dense sau distorsionate din primele trei. Cu toate acestea, structurile de cristal de mai sus se aplică numai metalelor pure.

În condiții de impuritate, presiune ridicată și temperatură, aceste aranjamente sunt deformate și, atunci când sunt componente ale unui aliaj, interacționează cu alte metale pentru a genera noi structuri metalice.

De fapt, cunoștințele exacte și manipularea acestor aranjamente permit proiectarea și fabricarea aliajelor cu proprietăți fizice dorite pentru un scop specific.

Tipuri

În termeni foarte generali, metalele neferoase pot fi clasificate în trei tipuri: grele (plumb), ușoare (cupru și aluminiu) și ultraligere (magneziu). La rândul lor, acestea sunt împărțite în două subclase: cele cu puncte de topire medii și cele cu puncte de topire ridicate.

Alte tipuri de metale neferoase corespund metalelor nobile (sau prețioase). Exemple de acestea sunt metale cu structuri ccp (cu excepția aluminiului, nichelului și altele).

În mod similar, metalele rare din pământ sunt considerate neferoase (ceriu, samariu, scandiu, litiu, tuliu, gadoliniu etc.). În sfârșit, metalele radioactive sunt de asemenea considerate neferoase (poloniu, plutoniu, radiu, franciu, astat, radon etc.).

Caracteristici și proprietăți

Deși caracteristicile și proprietățile metalelor variază în stare pură și în aliaje, acestea prezintă generalități care le diferențiază de metalele feroase:

- Sunt maleabile și excelente conductoare electrice și termice.

- Sunt mai puțin afectate de tratamentele termice.

- Au o rezistență mai mare la oxidare și coroziune.

- Nu prezintă atât de mult paramagnetism, care le permite să fie materiale utilizate pentru aplicații electronice.

- Procesele sale de fabricație sunt mai ușoare, inclusiv turnarea, sudarea, forjarea și rularea.

- Au colorații mai atractive, deci găsesc utilizări ca elemente ornamentale; în plus, sunt mai puțin dense.

Unele dintre dezavantajele sale în comparație cu metalele feroase sunt: ​​rezistență scăzută, costuri ridicate, cerințe mai mici și abundență minerală mai mică.

Exemple

În industria metalurgică există multe opțiuni în fabricarea de metale și aliaje neferoase; cele mai frecvente sunt: ​​cupru, aluminiu, zinc, magneziu, titan și superligile pe bază de nichel.

Cupru

Cuprul a fost utilizat pentru o mare varietate de aplicații datorită proprietăților sale avantajoase, cum ar fi conductivitățile termice și electrice ridicate.

Este puternic, maleabil și ductil, astfel încât din ea pot fi obținute multe modele practice: de la țevi la borcane până la monede. De asemenea, a fost folosit pentru a consolida chila navelor și găsește o mare utilizare în industria electrică.

Deși în stare pură este foarte moale, aliajele sale (între aceste alama și bronz) sunt mai rezistente și sunt protejate de straturi de Cu ₂ O (oxid roșiatic).

Aluminiu

Este un metal care este considerat ușor datorită densității sale scăzute; are conductivități termice și electrice ridicate și este rezistent la coroziune datorită stratului Al ₂ O ₃ care îi protejează suprafața.

Având în vedere proprietățile sale, este un metal ideal mai ales în industria aeronautică, industria auto și construcțiile, printre altele.

Zinc și magneziu

Pentru fabricarea turnărilor complexe se folosesc aliaje de zinc (cum ar fi KAYEM, cu 4% aluminiu și 3% cupru în masă). Este destinat lucrărilor de construcții și inginerie.

În cazul magneziului, aliajele sale au aplicații în arhitectură, precum și în carcase pentru biciclete, în parapeți și în structuri sudate.

De asemenea, își găsește utilizarea în industria aerospațială, în mașini de mare viteză și în echipamente de transport.

Titan

Titanul formează aliaje ușor ușoare. Sunt super rezistente și sunt protejate de coroziune de un strat de TiO ₂ . Extracția sa este scumpă și are o structură cristalină de ccc peste 882 ºC.

În plus, este biocompatibil, motiv pentru care poate fi utilizat ca material pentru proteze și implanturi medicale. În plus, titanul și aliajele sale sunt prezente în mașini, în marine, în componentele cu jet și în reactoarele chimice.

Superaliaje

Suraliculele sunt faze solide foarte puternice compuse din nichel (ca metal de bază) sau cobalt.

Sunt utilizate ca autoutilitare la turbinele și motoarele aeronavelor, în materialele de reactor care susțin reacții chimice agresive și în echipamentele schimbătoare de căldură.

Referințe

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Teoria producției de metale și aliaje neferoase. Universitatea Tehnică din Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Aliajele neferoase. Preluat pe 21 aprilie 2018, de la: users.fs.cvut.cz
3. Adana Știință și Tehnologie. Metale neferoase. Preluat pe 21 aprilie 2018, de pe: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Tehnologia materialelor. Editorial Trillas SA (ediția I, Mexic). Pagina 282-297.
5. Materiale feroase și metale și aliaje neferoase. . Preluat pe 21 aprilie 2018, de pe: ikbooks.com
6. Diferența dintre metalul feroz și neferos (2015, 23 septembrie). Preluat pe 21 aprilie 2018, de la: Metallypermarket.com
7. Wonderopolis. (2018). De ce este verde statuia libertății? Preluat pe 21 aprilie 2018, de pe: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 mai 2014). Structura cristalină a metalelor. Preluat pe 21 aprilie 2018, de pe: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18 martie 2009). Fitinguri de cupru. . Preluat pe 22 aprilie 2018, de pe: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22 februarie 2007). Șase pack-hârtie-greutate. Adus pe 22 aprilie 2018, de la: flickr.com