Krijg informatie over de eigenschappen, samenstelling en productie van een metaallegering
Legeringen zijn metaalverbindingen samengesteld uit één metaal en één of meer metalen of niet-metalen elementen.
Voorbeelden van gebruikelijke 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
Afzonderlijke zuivere metalen kunnen nuttige eigenschappen bezitten, zoals goede elektrische geleidbaarheid , hoge sterkte en hardheid, of warmte- en corrosieweerstand .
Commerciële metaallegeringen proberen deze gunstige eigenschappen te combineren om een metaal te maken dat nuttiger is voor een bepaalde toepassing dan elk van de componentelementen.
De ontwikkeling van staal vereiste bijvoorbeeld het vinden van de juiste combinatie van koolstof en ijzer (ongeveer 99% ijzer en 1% koolstof, zo blijkt) om een metaal te maken dat sterker, lichter en werkbaarder metaal is dan zuiver ijzer .
De precieze eigenschappen van nieuwe legeringen zijn moeilijk te berekenen, omdat elementen niet alleen een som van onderdelen worden, maar zich vormen door chemische interacties die afhankelijk zijn van hun samenstellende delen en de productiemethode. Dientengevolge is veel testen nodig bij de ontwikkeling van nieuwe metaallegeringen.
Eén ding is zeker: wanneer metalen worden gelegeerd, wordt de smelttemperatuur altijd beïnvloed. Galinstan ®, een laagsmeltende legering met gallium , tin en indium, is vloeibaar bij temperaturen boven de 2,2 ° F (-19 ° C), wat betekent dat het smeltpunt lager is dan 122 ° F (50 ° C) dan in zuivere 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 combinatie van legeringen die dezelfde elementen bevatten.
Samenstelling
Duizenden legeringssamenstellingen zijn in de reguliere productie, terwijl nieuwe samenstellingen regelmatig worden ontwikkeld.
Geaccepteerde standaardsamenstellingen omvatten de zuiverheidsniveaus van samenstellende elementen (op basis van het gewichtsgehalte).
De make-up, evenals mechanische en fysische eigenschappen van algemene legeringen, zijn gestandaardiseerd door internationale organisaties zoals ISO, SAE International en ASTM International.
Productie
Sommige metaallegeringen komen van nature voor en vereisen weinig verwerking om te worden omgezet in materialen van industriële kwaliteit. Ferrolegeringen zoals Ferro-chroom en Ferrosilicium bijvoorbeeld, worden geproduceerd door het smelten van gemengde ertsen en worden gebruikt bij de productie van verschillende staalsoorten.
Handels- en handelslegeringen vereisen echter in het algemeen een grotere verwerking en worden meestal gevormd door gesmolten metalen in een gecontroleerde omgeving te mengen. Toch zou je je vergissen als je zou denken dat het legeren van metalen een eenvoudig proces is.
Als we bijvoorbeeld gesmolten aluminium eenvoudigweg mengen met gesmolten lood , zouden we merken dat ze zouden worden gescheiden in lagen, net als olie en water. De procedure voor het combineren van gesmolten metalen of het mengen van metalen met niet-metalen varieert sterk afhankelijk van de eigenschappen van de vereiste elementen.
Metalen elementen hebben een grote variatie in hun tolerantie voor warmte en gassen. Hoewel elementen zoals de vuurvaste metalen stabiel zijn bij hoge temperaturen, beginnen anderen te interageren met hun omgeving, wat de zuiverheidsniveaus en uiteindelijk de kwaliteit van de legering kan beïnvloeden.
Belangrijke overwegingen bij het legeren van metalen zijn de smelttemperaturen van metalen, verontreinigingsniveaus, de mengomgeving en de legeringsprocedure.
In sommige gevallen moeten tussenlegeringen worden voorbereid om elementen te combineren.
Een legering van 95,5% aluminium en 4,5% koper wordt gemaakt door eerst een mengsel van 50% van de twee elementen te bereiden. Dit mengsel heeft een lager smeltpunt dan puur aluminium of zuiver koper en fungeert als een 'verharderlegering'. Dit wordt vervolgens in gesmolten aluminium gebracht met een snelheid die de juiste legeringsmix creëert.
Bronnen: Straat, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalen in de dienst van de mens . 11e editie (1998).