آلیاژ چیست؟
فلزات خالص معمولا برای تولید قطعات در صنایع استفاده نمی‌شوند. در اکثر مواقع مشاهده می‌کنیم که ترکیبی از فلزات برای افزایش خواص یک فلز به کار می‌روند. این ترکیب از فلزات به عنوان آلیاژ شناخته می‌شود. آلیاژ مخلوطی همگن از دو یا چند فلز است و می‌تواند حاوی فلز و غیر فلز نیز باشد. آلیاژها در مقایسه با فلزات استحکام و ماندگاری بیشتری دارند، از این رو در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. ما نیز در این مطلب درباره کاربرد آلیاژ و فواید استفاده از آن می‌پردازیم. در ادامه همراه وبلاگ آیرومارت (پیشرو صنعت نفت آسیا) باشید.
تعریف آلیاژ
آلیاژ ترکیبی از یک فلز با حداقل یک فلز یا غیرفلز دیگر است. این ترکیب باید بخشی از یک محلول جامد، یک ترکیب یا مخلوطی با فلز یا غیرفلز دیگر باشد تا به عنوان آلیاژ در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، برنج آلیاژی از دو فلز است: مس و روی. فولاد آلیاژ هم از یک عنصر فلزی (آهن) و مقدار کمی، تا ۲٪ از یک عنصر غیرفلزی (کربن) تشکیل می‌شود. متداول‌ترین راه برای ترکیب فلزات به یک آلیاژ، ذوب کردن، مخلوط کردن آنها با هم و سپس اجازه دادن به آنها برای جامد شدن و خنک شدن تا دمای اتاق است.
در واقع هر ماده‌ی درون آلیاژ، خواص خاص خود را به محلول یا مخلوط می‌دهد. برخی از آلیاژها بهترین ویژگی‌های هر عنصر کمک‌کننده را می‌گیرند و محصول نهاییِ سخت‌تر، بادوام‌تر یا مقاوم‌تری را در برابر خوردگی ایجاد می‌کنند. شیمی دقیقی که برای ایجاد این نسبت‌های دقیق انجام می‌شود، در نهایت موادی با خواص منحصر به‌فرد و مفید تولید می‌کند.
آلیاژها چگونه ساخته می‌شوند؟
بررسی عمیق‌تر در شیمی آلیاژ نشان می‌دهد که چرا آلیاژها در چنین طیف گسترده‌ای از صنایع مفید به حساب می‌آیند. از آنجایی که آلیاژها عناصر مختلفی را با هم ترکیب می‌کنند، اتم‌هایی با اندازه‌های مختلف دارند. در شیمی آلیاژ، یک آلیاژ را می‌توان با توجه به آرایش اتمی آن به عنوان جانشین (فرعی) یا بینابینی طبقه‌بندی کرد:
۱. آلیاژهای فرعی
یک آلیاژ فرعی از مکانیسم‌های تبادل اتمی تشکیل می‌شود. اجزای فلزی شعاع اتمی و قابلیت‌های پیوند شیمیایی مشابهی دارند، بنابراین اتم‌های یک فلز می‌توانند همان مکان‌های مشابه خود را در شبکه فلزی اتمی اشغال کنند. آلیاژهای فرعی شناخته شده، شامل برنج و برنز می‌شوند.
۲. آلیاژهای بینابینی
آلیاژ بینابینی زمانی تشکیل می‌شود که اتم‌های کوچکتر از یک عنصر سوراخ‌های شبکه فلزی را پر کنند. اتم‌های هر عنصر مکان‌های یکسانی را اشغال نمی‌کنند. فولاد نمونه‌ای از آلیاژهای بینابینی است و در مورد فولاد، اتم‌های کربنِ کوچکتر فضاهای بین اتم‌های آهن را پر می‌کنند. البته در هر دو آلیاژ، اتم‌های موجود در آلیاژ نمی‌توانند به راحتی مانند اتم‌های یک فلز خالص بر روی یکدیگر بلغزند. به این معنی که آلیاژ قوی‌تر و سخت‌تر از هر یک از آنها است. برای ایجاد آن از فلزات خالص استفاده شده است.
فواید آلیاژ
فلزات خالص به ندرت در تولید تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا بسیار چکش‌خوار یا نرم محسوب می‌شوند. اما همانطور که در بالا نشان دادیم، آلیاژ کردن یک فلز اغلب خواص آن را افزایش می‌دهد. برخی از آلیاژها برای داشتن مقاومت بهتر در برابر خوردگی یا رسانایی بهتر و برخی نیز برای افزایش قابل توجه قابلیت تحمل بار ساخته شده‌اند.
خواص فیزیکی یک آلیاژ مانند رسانایی، واکنش‌پذیری و چگالی ممکن است تفاوت قابل توجهی با عناصر تشکیل‌دهنده آن نداشته باشد. با این حال، خواص مهندسی یک آلیاژ مانند استحکام برشی و استحکام کششی می‌تواند اساسا متفاوت باشد. به همین دلیل، آلیاژهای فلزی در کاربردها و صنایع مختلفی مانند تولید، الکترونیک، کالاهای داخلی، معماری، لوله‌کشی و صنایع خودروسازی و هوافضا تقاضای بالایی دارند.
بنابراین فواید آلیاژ نسبت به فلزات خاص است و می‌توان برخی از این مزایا را به شرح زیر دسته‌بندی کرد:
- یک آلیاژ استحکام کششی بیشتری نسبت به عناصر تشکیل دهنده آن دارد. می‌توانیم سختی یک فلز را با مخلوط کردن آن با فلز یا غیرفلز دیگر افزایش دهیم.
- فلزات در دماهای بسیار بالا ذوب می‌شوند. هنگامی که یک فلز خالص با فلز یا غیرفلز دیگری آلیاژ شود، نقطه ذوب آن کاهش می‌یابد.
- فلزات به شدت در برابر حملات شیمیایی و جوی حساس به حساب می‌آیند. از طرف دیگر آلیاژها در برابر خوردگی مقاوم‌اند. هنگامی که یک فلز آلیاژ می‌شود، بی‌اثر شده و در نتیجه مقاومت آن در برابر خوردگی افزایش می‌یابد.
- از آلیاژ می‌توان برای تغییر رنگ فلز پایه استفاده کرد. با مخلوط کردن یک فلز یا غیرفلز دیگر، آلیاژی که به این ترتیب تشکیل شده است رنگ متفاوتی خواهد داشت.
- هنگامی که فلزات خالص پس از ذوب جامد می‌شوند، به انقباض کم تمایل دارند. با این حال، هنگامی که آنها آلیاژ می‌شوند، به انبساط در انجماد تمایل دارند. این برای به دست آوردن ریخته‌گری خوب مفید است.
نمونه‌هایی از آلیاژهای معروف و موارد استفاده از آنها
۱. برنج
برنج، آلیاژی از مس و روی است. آلیاژ برنج نقطه ذوب پایینی دارد و بسیار کارآمد و بادوام است. برای صنایعی که به اصطکاک کم و مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارند، می‌توانید از آن استفاده کنند، مانند:
- قفل
- بلبرینگ
- اجزای مهمات
- قطعات لوازم خانگی
- تزیین
۲. فسفر برنز
فسفر برنز از آلیاژ مس با ۰.۵-۱۱٪ قلع و ۰.۰۱٪ فسفر تشکیل شده است. در برابر خوردگی و خستگی مقاوم است و باید در موارد زیر استفاده شود:
- میله‌های جوش
- بلبرینگ
- فنر
- تعویض قطعات
- ملخ‌های کشتی و سایر کاربردها در محیط‌های دریایی
۳. فولاد
فولاد آلیاژی از آهن و کربن است و یکی از پرکاربردترین آلیاژها در دنیا محسوب می‌شود. استحکام کششی بالا و هزینه کمی دارد. فولاد آلیاژ بسیاری از موارد مانند فولاد زنگ‌نزن، فولاد فنری آنیل شده و گرم شده و فولاد نورد سرد است. از فولاد می‌توان در ساخت انواع مقاطع و ورق فولادی قیمت مناسب استفاده کرد. فولاد اغلب در موارد زیر به کار می‌رود:
- قطعات خودرو
- زیر ساخت
- ساخت و ساز
- محصولات خانگی
- وسایل آشپزخانه
۴. مس بریلیم
مس بریلیم که با نام آلیاژ ۲۵ یا BeCu نیز شناخته می‌شود، یک آلیاژ مس با ۰٫۵ تا ۳ درصد بریلیم است. از ویژگی‌های آن می‌توان به قابل جوش بودن، شکل‌پذیری و دارای خاصیت غیر مغناطیسی و عدم جرقه اشاره کرد. در برابر اکسیداسیون، خوردگی و اسیدهای غیر اکسیدکننده مقاوم است. علاوه بر این، مس بریلیوم قابلیت هدایت حرارتی و الکتریکی بالایی دارد. این آلیاژ اغلب در موارد زیر استفاده می‌شود:
- آلات موسیقی
- اجزای کامپیوتر
- ابزارهایی برای محیط های خطرناک مانند مهندسی هوافضا و فلزکاری
برخی از عناصر آلیاژی رایج کدامند؟
طیف گسترده‌ای از عناصر آلیاژی وجود دارد که اهداف مختلفی را برای مواد پایه مختلف انجام می‌دهند:
- کروم: فلزی است که اغلب برای کمک به آلیاژها در مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شود. بسته به مواد، کروم می‌تواند سختی و استحکام را نیز افزایش دهد.
- نیکل: فلزی است که اغلب برای افزایش چقرمگی یا سفتی به مواد اضافه می‌شود. فولادهای زنگ‌نزن، نیکل زیادی دارند که به عنوان یک تقویت‌کننده نیز عمل می‌کند.
- مس: برای ساختن آلیاژهای آلومینیوم، از مس استفاده می‌شود. گرچه در فولاد، مس مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد، اما این عنصر از مقاومت به خوردگی آلومینیوم می‌کاهد.
- منگنز: فلزی است که معمولا برای بهبود استحکام آلیاژ می‌شود. منگنز به تنهایی به عنوان یک عنصر آلیاژی تحت تاثیر عملیات حرارتی قرار نمی‌گیرد و آن را برای کاربردهای دمای بالاتر مناسب می‌کند.
- تنگستن: یک عنصر آلیاژی فلزی است که برای بهبود مقاومت در برابر سایش (به ویژه در دماهای بالا)، سفتی و استحکام استفاده می‌شود.
- سرب: یک عنصر آلیاژی فلزی است که برای بهبود ماشین کاری به کار می‌رود.
- سیلیکون: یک عنصر آلیاژی غیرفلزی است. اغلب به عنوان یک اکسیدزدا در فلزات استفاده می‌شود. سیلیکون همچنین استحکام را بالا می‌برد و می‌تواند دمای ذوب را کاهش دهد.
- کربن: یک عنصر آلیاژی غیرفلزی است که برای تولید فولاد ضروری به حساب می‌آید. کربن اغلب در فولاد و آلیاژهای چدن برای افزایش استحکام و سختی استفاده می‌شود.
کاربرد آلیاژ
آلیاژها کاربردهای گسترده‌ای در زندگی روزمره ما دارند. برخی از رایج‌ترین کاربردهای روزمره آلیاژها به شرح زیر است:
- مجسمه‌های کوچک، مدال‌ها و برخی آلات موسیقی که از برنز ساخته شده‌اند.
- از فولاد برای ساخت راه‌آهن، پل، جاده، فرودگاه و غیره استفاده می‌شود. همچنین برای ساخت ظروف خانگی و سایر محصولات به کار می‌رود.
- قفل، دستگیره در، دستگیره در، لوازم برقی، زیپ، آلات موسیقی، وسایل تزئینی و هدیه از برنج ساخته شده‌اند.
- آهنرباهای دائمی از آلنیکو ساخته می‌شوند.
- لحیم‌کاری برای اتصال دائمی قطعات الکتریکی استفاده می‌شود.
- از نقره استرلینگ برای ساخت ابزار جراحی، آلات موسیقی، کارد و چنگال و قطعات جواهرات به کار می‌رود.
- آلیاژ آلومینیوم سبک وزن است، بنابراین برای ساخت بدنه هواپیما و قطعات آنها استفاده می‌شود.
- آلیاژهای تیتانیوم به دلیل مقاومت در دمای بالا و رفتار فوق‌پلاستیک به طور گسترده در صنعت هوافضا به کار می‌رود.
- آمالگام که آلیاژی از جیوه است، جهت فعالیت‌های پزشکی استفاده می‌شود. همچنین برای پر کردن حفره‌های دندان کاربرد دارد.
- آلیاژهای خاصی از طلا مانند رزگلد، برای ساخت جواهرات استفاده می‌شود.
خرید تجهیزات فولادی
همانطور که مطالعه کردید، از فولاد آلیاژ در صنایع مختلف استفاده می‌شود و مخصوصا در ساخت و ساز کاردبرهای فراوانی دارد. چنانچه شما هم به دنبال خرید ورق فولادی، خرید میلگرد و تجهیزات دیگر هستید، با آیرومارت در ارتباط باشید. کارشناسان ما به شما کمک می‌کنند قیمت مناسب‌ترین تجهیزات فولادی را تهیه کنید. جهت کسب اطلاعات بیشتر با شماره ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید.
منبع: wikipedia
