وب سایت علوم تجربی
این وبلاگ به این منظور طراحی شده است که اطلاعاتی را درباره ی دروس پایه هفتم به شما دهدوب سایت علوم تجربی
این وبلاگ به این منظور طراحی شده است که اطلاعاتی را درباره ی دروس پایه هفتم به شما دهددرمورد آلیاژ
آلیاژآلیاژ (به انگلیسی:
Alloy) مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن‌را فلز پایه
می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی و یا غیرفلزی است. آلیاژ معمولا خواصی
متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. بسته به میزان همگنی در اختلاط
عناصر، آلیاژ می‌تواند تکفاز یا چند فازی باشد. هدف از آلیاژسازی، تغییر و
بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و غیره‌ست. خواص فیزیکی آلیاژ
با نمودار فازی توصیف می‌شود.
معمولا آلیاژها بر اساس درصد وزنی عناصر
موجودشان گزارش می‌شوند. بر اساس تعداد عناصر، آلیاژ را دوتایی، سه‌تایی و
غیره می‌نامند. برای بیان یک آلیاژ مشخص با دامنه متغیر از درصد عناصر،
اصطلاح سیستم بکار می‌رود. مثلا، فولاد سیستم آلیاژی دوتایی از آهن و کربن
است که در این سیستم آلیاژی دامنه کربن بین ۰.۰۲ تا ۲.۱۴ درصد قابل‌تغییر
است.
به محلول جامدی که حداقل یکی از اجزای آنها فلز بوده و خواص
فیزیکی وشیمیایی فلزی داشته باشند، آلیاژ فلزی و به محلول‌های جامدی که
حداقل یکی از اجزای آنها سرامیکی بوده و خواص سرامیکی داشته باشند، آلیاژ
سرامیکی گفته می‌شود.
تاریخچه
تولید آلیاژها سابقه‌ای طولانی دارد و شاید به زمانی برسد که انسان فلز را شناخت. اولین آلیاژها از فلزاتی ساخته شدند که در دسترس انسان و فراوان بودند. مس، قلع، سرب و روی از اولین فلزاتی بودند که انسان از آنها آلیاژ ساخت.ویژگی‌های آلیاژها
در برخی از آلیاژها پس از آمیخته شدن عناصر تشکیل دهنده آلیاژ، خواص تمام عناصر تشکیل‌دهنده در آلیاژ تشکیل شده مشاهده می‌شود. درست مانند حل شدن نمک در آب، یکی از عناصر در دیگری فقط حل می‌شود. اما در برخی از آلیاژها، فلزها چنان در هم می‌آمیزند که آرایش ذرات آنها دگرگون شده و یک ترکیب شیمیایی به دست می‌آید. آلیاژها از ذرات بسیار کوچکی تشکیل شده‌اند. برخی از این ذرات به هم می‌پیوندند و مجموعه‌هایی پدید می‌آورند که به آنها دانه گفته می‌شود. اندازه این دانه‌ها در خواص بعدی آلیاژها بسیار تاثیرگذارند. همچنین اندازه دانه‌ها به عواملی همچون میزان حرارت داده شده به مواد تشکیل‌دهنده و سرعت سرد کردن آنها بستگی دارد؛ در حقیقت هرچه مواد را سریع‌تر سرد کنیم، اندازه دانه‌ها ریزتر می‌شود. به این ترتیب، ریزی و درشتی دانه‌ها، در خواص بعدی آلیاژها تاثیرگذار است و از راه تنظیم میزان حرارت داده شده و سرعت سرد کردن می‌توان خواص مورد نظر را در آلیاژ ایجاد کرد. بیشتر آلیاژها از فلزات تشکیل‌دهنده‌شان سخت‌ترند. به همین دلیل از شکل‌پذیری کمتری برخوردارند. همین‌طور بیشتر آلیاژها در دمایی کمتر از دمای ذوب فلزات تشکیل‌دهنده ذوب می‌شوند و رسانایی الکتریکی ضعیف‌تری دارند.
* انواع آلیاژها
آلیاژها را با توجه به فلز پایه‌شان به دو دسته‌ی آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌کنند. آلیاژهای آهنی، آلیاژهایی هستند که فلز پایه در آنها آهن است. از مهم‌ترین آنها می‌توان به فولاد اشاره کرد. در مقابل، تمام آلیاژهایی که فلز پایه در آنها، فلزی غیر از آهن است، آلیاژهای غیرآهنی خوانده می‌شود.
الف) آلیاژهای آهنی
1) فولاد
وجود کمتر از ۲ درصد تا ۰.۰۲ کربن در آهن، فولاد را به وجود می‌آورد. اضافه کردن عناصر دیگر غیر از کربن، هرکدام خواص متفاوتی به فولاد می‌دهد. منگنز سبب سختی فولاد، نیکل باعث جلوگیری از خوردگی فولاد، تنگستن باعث محکمی و وجود کروم و نیکل سبب ضدزنگ شدن فولاد می‌شود. آهن ورزیده نیز آلیاژی است با کربن کم که در ساختن میخ پرچ، لوله آب، زنجیر و غیره به کار می‌رود.
فولاد ضد زنگ (به انگلیسی: (Stainless Steel به فولادهای با مقدار عناصر آلیاژی بالا گفته می‌شود که توانایی مقاومت به خوردگی در اتمسفرهای خورنده و دماهای بالا را داشته باشند. فولادهای ضد زنگ معمولی حاوی حداقل ۱2 درصد کروم هستند که عامل اصلی مقاومت به خوردگی آنهاست.
فولاد گالوانیزه (به انگلیسیGalvanized Steel ) : به فولاد گالوانیزه شده توسط روی گفته می‌شود. این فولاد بطور معمول از لایه‌های مختلف با فازهای زیر تشکیل می‌شود:
فاز فرمول شیمیایی ساختار بلوری درصد آهن سختی ویکرز
اتا Zn(Fe) هگزاگونال فشرده 0.3 %wt 41-52
زتا FeZn13 مونوکلینیک 5-6 %wt 118-208
دلتا FeZn10 هگزاگونال 7-11.5 %wt 273-358
گاما۱ Fe11Zn40 مکعب تمام‌وجوه پر 19-25 %at --
گاما Fe3Zn10 مکعب مرکزپر 27.5-31.5 %at --
آلفا Fe مکعب تمام‌وجوه پر 100 --
با دور شدن از سطح فلز، درصد آهن موجود در لایه‌های مختلف کمتر می‌شود. لایه خارجی فولاد گالوانیزه از بلورهای روی تشکیل شده‌است. این لایه چکش‌خوار بوده و بین ۴۰ تا ۹۰ درصد از ضخامت کل پوشش گالوانیزه را تشکیل می‌دهد. پوشش گالوانیزه توسط حفاظت از تماس فولاد با محیط خورنده و نیز حفاظت کاتدی در موقع تماس فولاد با محیط خورنده، از خوردگی فولاد جلوگیری می‌کند. پوشش گالوانیزه در آهن آلات هم بکار می‌رود و طرز تولید آهن گالوانیزه یا آهن سفید دقیقاً مشابه فولاد گالوانیزه است.
2) چدن : وجود بیش از ۲ تا ۶ درصد کربن در آهن، تشکیل چدن می‌دهد.
ب) آلیاژهای غیرآهنی
فلز پایه در این آلیاژها، فلزی غیر از آهن است. مفرغ، برنج و بسیاری آلیاژهایی که می‌شناسیم، آلیاژهای غیرآهنی هستند. امروزه بیشتر چیزهای فلزی که استفاده می‌کنیم از آلیاژها ساخته شده‌اند. کمتر اتفاق می‌افتد که از فلزات به شکل خالص استفاده شوند. حتی طلا و نقره هم به صورت آلیاژ استفاده می‌شوند. افزودن فلزات ارزان قیمت به طلا و نقره، نه تنها از جلوه‌شان نمی‌کاهد، بلکه باعث می‌شود در برابر سایش نیز مقاوم‌تر شوند. طلا و نقره معمولا با مس ترکیب شده و تشکیل آلیاژ می‌دهند. عیار طلا، نشان‌دهنده مقدار فلز اضافه شده در آن است. عیار طلای خالص را ۲۴ فرض می‌کنند. بنابراین طلای ۱۸ عیار، طلایی است که از ۲۴ قسمت، ۱۸ قسمت‌اش طلا و باقی مس است. یکی از آلیاژهای مشهور غیرآهنی ورشو است. این آلیاژ ترکیبی است از مس به عنوان فلز پایه و روی و نیکل به عنوان عناصر حل شونده. ورشو به علت شباهت‌اش به نقره، نقره آلمانی و نقره انگلیسی نیز گفته می‌شود.
1) ملغمه نقره
آلیاژی از نقره و جیوه است که از آن برای تهیه مواد پرکننده دندان هم استفاده می‌شود. در این آلیاژها فلز پایه، جیوه است. ملغمه از 54-43 درصد جیوه، 35-20 درصد نقره و مقداری قلع یا مس (تقریباً 10 درصد) و روی (تقریباً 2 درصد) تشکیل شده. این آلیاژ نقره ای رنگ وقتی تازه تهیه شده باشه نرم و شکل پذیره ولی بعد از مدت کوتاهی کاملاً سفت میشه.
2) الکتروم
آلیاژی از طلا و نقره است که هم به طور طبیعی وجود دارد و هم توسط انسان قابل تولید است. رنگ الکتروم با توجه به مقدار طلا و نقره موجود در آن از زرد روشن تا زرد کم‌رنگ متغیر است.
شهرت این آلیاژ فلزی بیشتر بخاطر ضرب یکی از قدیمی‌ترین سکه‌های تاریخ با استفاده از آن است. سکه‌های الکتروم در پادشاهی لیدیه واقع در آسیای صغیر در هزاره اول پیش از میلاد ضرب شدند. درصد طلای موجود در معادن کنونی الکتروم آناتولی غربی حدود ۷۰ تا ۹۰ درصد است اما سکه‌هایی که از دوران لیدیه بر جای مانده حدود ۴۵ تا ۵۵ درصد طلا دارند. این می‌رساند که لیدی‌ها موفق به استحصال نقره خالص شده و آن را به الکتروم می‌افزودند و یکی از دلایل ضرب سکه توسط آنها استفاده از تفاوت ارزش طلا و نقره با افزایش درصد نقره در سکه‌ها نسبت به فلز معمولی الکتروم بوده‌است. الکتروم با توجه به استحکام بیشتر مناسب‌تر از طلا برای سکه‌زنی بود. در این آلیاژ علاوه بر طلا و نقره مقادیری از فلزات دیگر مثل مس و پلاتین نیز دیده می‌شود.