介绍
金属制成的两个或两个以上的混合和融合纯金属是合金。一些合金用金属和一个或多个非金属矿物。合金被用于每天数以百万计的方法:飞机、汽车、建筑金属和炊具是典型的合金制造的物品。我们通常说的金属物品,好像它们是由这样的纯粹的元素铁,铝,或铜,但实际上几乎所有的合金。
金属的纯州不会有很多用途。纯铝锅将弱和软,迅速磨损。与铜或铝制的合金硅可以使用日常年复一年。纯铁刀刀片将成为无聊的首次使用,因为纯铁相对较软。刀铁与碳和其他元素合金做的,然而,将减少,保持其锋利的边缘。
内部结构的合金
所有的合金,根据定义,包含一个或多个金属。这是内部结构的金属合金,大多数直接决定了他们的特点。
原子结构
纯金属由相同的原子紧密地聚集在一起以有序的安排(以格状)。原子由静电力在地方举行。
当元素混合,使合金,金属元素最多的体重被称为母材和其他合金剂。金属合金剂溶解在父但不结合化学。相反,他们还安排在一个固定的模式,填补空间的原子之间的母材没有打扰它的基本原子结构。
这解释了为什么一些元素需要有序的安排并不会形成合金。想象在一个大盒子里许多球堆放。如果所有的球都是相同的或几乎相同的大小,篮球和排球,这项工作是很容易的。这是不可能的,然而,整整齐齐地放着球大小有很大的差异,如篮球和高尔夫球。这同样适用于原子。合金发生,原子的直径父金属和合金的代理不能相差超过15%。因此,可能的合金的数量是有限的。
晶体结构
合金是由定期的形状晶体,其中一些是如此之大,他们可以用肉眼看到。研究晶体,科学家们用显微镜,分光镜,X射线。他们发现合金晶体集合之间的微小颗粒材料有一个边界。
一些谷物艰难是软的,因为不同的合金元素混合。硬粒支持负载和抵抗磨损。柔软的谷物,更柔软,允许难以移动的谷物。因此,如果一个人试图弯曲的金属只有硬颗粒,它打破了。但如果硬性和软性颗粒混杂在一起,可以弯曲。
一般来说,细粒度金属比大粒度的金属。在大粒度的合金,边界可能是连续的。这种结构是弱因为更少的谷物联锁。这使他们将大多数大粒度的合金脆性,骨折容易沿着边界线。
改变合金结构
加热和冷却可以改变颗粒的大小和形状的合金,因此其晶体结构。一个合金加热到一定温度(总是低于其熔点),然后冷却以不同的方式和以不同的速率来实现不同程度的硬度和强度。
当高碳钢加热超过760°C (1400°F),然后突然冷却,例如,它变得硬而脆。这是由于晶体结构没有时间逐渐变化,因为它将在较长的冷却时间。是最理想的脾气如此极端的硬度退火的过程。这包括重新加热合金,然后慢慢冷却。
钢铁合金
铁的主要成分是最常用的合金、铁合金、拉丁吗铁,意思是“铁。“当碳溶解在铁、合金钢。最简单的这样的合金,称为碳素钢或造成碳钢,根据其不同的品质碳内容。它可以给其他品质包括其他元素。钢铁包含锰更容易在轧钢厂的形状;所以大部分钢控制它。钢与镍抗锈。铬钢是困难的和强大的。硅钢有磁性,使他们在发电机和其他电气设备的理想。
不锈钢,所谓的因为他们抵御锈病和酸腐蚀用10 - 20%,通常是合金的铁铬镍和5到10%。它们用来制作餐具,照明灯具,汽车装饰装饰,以及许多其他的文章。不锈钢也用于机械和大桶进行处理和储存的化学物质会破坏普通钢。
汽车弹簧钢,含铬、弹性和吸收路面冲击。高速工具钢,所以命名为他们的使用在高速切削工具,保持前沿即使炽热的。他们可以难以削减几乎任何材料,包括其他非常困难。高速工具钢是铁做的,钨、铬、钒。钨是最重要的元素在这些钢由于其高熔化温度为3370°C (6098°F)。
有色合金
不含铁的合金称为有色。这些,铜合金是最大的群体。大多数铜合金黄铜和青铜。黄铜是铜合金锌。大多数种类的铜很容易形状,外观美观。青铜最初的意思是铜合金主要锡。许多不同的合金列为青铜器现在由替换其他元素(锌、铅、铝、磷、硅)锡的部分或全部。大多数青铜器具有强度、韧性和弹性。
合金包含铝或镁是坚强和轻量级结构。它们用于航天器、飞机、厨具、汽车。蒙乃尔合金,非常耐腐蚀合金,由平均67%的镍,28%的铜和5%的其他元素。通常与贵金属合金铜硬币。
可熔化的合金
与低熔点合金被称为熔丝合金。它们用于焊接、电融合、安全插头如用于建筑自动喷水灭火系统,和其他特殊应用。
巴氏合金是最重要的易熔合金之一。它是锡的合金,锑和铜。它使用一个旋转的钢轴机器必须支持。一般来说,不同金属之间的摩擦发展不如金属之间彼此相似,和巴氏合金和钢铁是非常不同的。此外,由于巴氏合金融化在较低的温度下,它可以投入模具安装在钢轴轴没有伤害。一旦冷却,金属形式的轴承轴旋转很少穿。
大多数种类的焊料是合金铅和锡从三分之一到三分之二。这些金属合金,融化在较低的温度比本身。钎焊焊接,形成更强大的比普通焊接接头,是由等量的铜和锌。银添加对珠宝的工作。
铋、铅、锡、和镉结合,使木材的易熔金属,合金,融化在71°C (160°F)。这种金属融合在一个电路,因为当它被过度加热电流,可能损坏电气设备或引起火灾,它融化,停止流动的电流。安全插头由类似的合金被用于锅炉、热水器、压力锅。当内部热量在这样的船只通过危险点,插头融化,使蒸汽船爆炸前逃离。自动喷水灭火系统在压力下成立安全塞,融化,释放水当火使室温上升。一些火灾报警系统使用类似的安全插头。
电线合金
合金是高度耐电流流过电流产生光和热。供热单位等烤面包机和电动炉灶是由镍和铬组成的合金。这些合金也能承受很大的热。一个高度耐药的使用和钍钨合金very-high-voltage电子细丝。用于电视机真空管和x射线设备含有镍的合金制成的细丝,钴、铁、钛、锰。
其他合金
百分之十的铜变硬银币。纯银包含7.5%的铜。实验室仪器,必须抵制和热化学作用通常是铂铱合金制成的。
少量的某些元素被添加到一些合金化学驱逐不受欢迎的成分。添加元素并不一定会成为一个有价值的合金的成分。铝,钛,钙,锆,锂以这种方式被普遍使用。
米诗金属,50%的合金铈和一些稀土金属,在制造用于消除不想要的硫气体,从其他合金和氧化物。米诗也是金属合金与铁35%燧石打火机和矿工灯。添加到碳碳弧灯,它给所需的强烈的光在摄影和电影的投影。
代白金是一个有用的工业合金含镍46%,铁54%。当加热时,这个合金玻璃完全相同的速度膨胀。代白金是用来连接套接字接触和通过玻璃灯泡的灯丝。
历史发展
也许早在4000年公元前,金属在中东发现某些铜矿石可以加热产生比铜金属,熔点较低,更容易。矿石中含有锡和铜合金生产。的青铜时代诞生了。
到3000年公元前copper-arsenic、铜金矿和铅锡合金也在使用。黄铜、铜和锌矿石,出现在2000年和1000年之间公元前,但并不重要,直到罗马人开始用它来让硬币大约在200年公元前。很大的进步在冶金发生在罗马帝国。中世纪的炼金术士,尝试没有成功把其他金属变成黄金,发现许多新合金。
在公元6世纪开始广告最重要的合金化技术的发展围绕着铁和钢。在16世纪的作品De la pirotechnia通过Vannuccio Biringucci,德再保险金属乐队Georgius冠心病,知识的冶金是正式的第一次。合金由一种艺术依靠试验和经验到的艺术和科学基于公司化学和物理原理。今天的合金化进步很大程度上是一个细化的问题。偶尔来满足不同寻常的规范或创建新的合金替代品日益稀少的材料。
