METALE NIEŻELAZNE: BUDOWA, RODZAJE, WŁAŚCIWOŚCI - CHEMIA - 2026

W nie - metale żelazne są te, które nie mają lub mają nieznaczne ilości żelaza. Te, w różnych proporcjach masowych, są używane do tworzenia stopów, które wykazują lepsze właściwości fizyczne niż pojedyncze metale.

Zatem ich struktury krystaliczne i oddziaływania metaliczne są podstawą zastosowań stopów nieżelaznych. Jednak te czyste metale znajdują mniej zastosowań, ponieważ są bardzo wrażliwe i reaktywne. Z tego powodu najlepiej sprawdzają się jako baza i dodatek do stopów.

Brąz to stop nieżelazny; Składa się głównie ze złotej mieszanki miedzi i cyny (posąg na powyższym obrazku). Miedź zawarta w stopie utlenia się i tworzy CuO, związek, który czernieje jej złocistą powierzchnię. W wilgotnym środowisku CuO uwadnia i pochłania dwutlenek węgla i sole, tworząc niebiesko-zielone związki.

Na przykład Statua Wolności pokryta jest warstwami węglanów miedzi (CuCO ₃ ) zwanych patyną. Ogólnie wszystkie metale rdzewieją. W zależności od stabilności ich tlenków, w mniejszym lub większym stopniu chronią stopy przed korozją i czynnikami zewnętrznymi.

Struktura

Żelazo to tylko jeden ze wszystkich metali występujących w przyrodzie, więc struktury i stopy metali nieżelaznych są bardziej zróżnicowane.

Jednak w normalnych warunkach większość metali ma trzy struktury krystaliczne utworzone przez ich wiązania metaliczne: zwarty heksagonalny (hcp), zwarty sześcienny (ccp) i sześcienny centrowany na ciele (bcc).

Compact Hex (HCP)

Z trzech struktur jest to najmniej gęsta i zwarta, a jednocześnie jest to struktura o największej objętości.

Dlatego łatwiej jest pomieścić małe cząsteczki i atomy. Podobnie w tej kostce każdy atom otoczony jest ośmioma sąsiadami.

Przykłady

- Wanad (V).

- Niob (Nb).

- Chrom (Cr).

- Metale alkaliczne.

- Wolfram (W).

Ponadto istnieją inne struktury, takie jak proste sześcienne i inne bardziej złożone, które składają się z mniej zagęszczonych lub zniekształconych układów pierwszych trzech. Jednak powyższe struktury krystaliczne dotyczą tylko czystych metali.

W warunkach zanieczyszczenia, wysokiego ciśnienia i temperatury układy te ulegają zniekształceniu, a gdy są składnikami stopu, oddziałują z innymi metalami, tworząc nowe struktury metaliczne.

W rzeczywistości dokładna znajomość tych układów i manipulowanie nimi pozwalają na projektowanie i wytwarzanie stopów o pożądanych właściwościach fizycznych do określonego celu.

Rodzaje

Ogólnie metale nieżelazne można podzielić na trzy typy: ciężkie (ołów), lekkie (miedź i aluminium) oraz ultralekkie (magnez). Te z kolei dzielą się na dwie podklasy: te o średniej temperaturze topnienia i te o wysokiej temperaturze topnienia.

Inne rodzaje metali nieżelaznych odpowiadają metalom szlachetnym (lub szlachetnym). Przykładami są metale o strukturze ccp (z wyjątkiem aluminium, niklu i innych).

Podobnie metale ziem rzadkich są uważane za nieżelazne (cer, samar, skand, itr, tul, gadolin itp.). Wreszcie metale radioaktywne są również zaliczane do metali nieżelaznych (polon, pluton, rad, frans, astat, radon itp.).

Charakterystyka i właściwości

Chociaż cechy i właściwości metali różnią się w stanie czystym i stopach, przedstawiają one ogólne cechy, które odróżniają je od metali żelaznych:

- Są kowalne i doskonale przewodzą prąd i ciepło.

- Są mniej podatne na obróbkę cieplną.

- Mają większą odporność na utlenianie i korozję.

- Nie wykazują aż tak dużego paramagnetyzmu, co pozwala na wykorzystanie ich jako materiałów do zastosowań elektronicznych.

- Jego procesy produkcyjne są łatwiejsze, w tym odlewanie, spawanie, kucie i walcowanie.

- Mają bardziej atrakcyjne ubarwienia, przez co znajdują zastosowanie jako elementy ozdobne; ponadto są mniej gęste.

Niektóre z jego wad w porównaniu z metalami żelaznymi to: niska odporność, wysokie koszty, mniejsze wymagania i mniejsza zawartość minerałów.

Przykłady

W przemyśle metalurgicznym istnieje wiele możliwości wytwarzania metali nieżelaznych i stopów; najczęściej spotykanymi są: miedź, aluminium, cynk, magnez, tytan oraz nadstopy na bazie niklu.

Miedź

Miedź jest używana do wielu różnych zastosowań ze względu na jej korzystne właściwości, takie jak wysokie przewodnictwo cieplne i elektryczne.

Jest mocny, kowalny i ciągliwy, dzięki czemu można z niego uzyskać wiele praktycznych projektów: od rur po słoiki i monety. Był również używany do wzmacniania stępki statków i znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle elektrycznym.

Chociaż jest bardzo miękki w stanie czystym, jego stopy (w tym mosiądz i brąz) są bardziej odporne i są chronione warstwami Cu ₂ O (czerwonawy tlenek).

Aluminium

Jest to metal uważany za lekki ze względu na małą gęstość; posiada wysokie przewodnictwo cieplne i elektryczne, jest odporny na korozję dzięki zabezpieczającej jego powierzchni warstwie Al ₂ O ₃ .

Ze względu na swoje właściwości jest idealnym metalem szczególnie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i budowlanym.

Cynk i magnez

Do produkcji odlewów złożonych stosuje się stopy cynku (takie jak KAYEM, z 4% masą aluminium i 3% miedzi). Przeznaczony jest do prac budowlanych i inżynieryjnych.

W przypadku magnezu jego stopy znajdują zastosowanie w architekturze, a także w karoseriach rowerów, attykach mostów i konstrukcjach spawanych.

Znajduje również zastosowanie w przemyśle lotniczym, maszynach szybkobieżnych i sprzęcie transportowym.

Tytan

Tytan tworzy lekko lekkie stopy. Są super odporne i zabezpieczone przed korozją warstwą TiO ₂ . Jego ekstrakcja jest kosztowna i ma strukturę krystaliczną bcc powyżej 882 ° C.

Dodatkowo jest biokompatybilny, dzięki czemu może być stosowany jako materiał na protezy medyczne i implanty. Ponadto tytan i jego stopy są obecne w maszynach, na morzu, w komponentach odrzutowców i reaktorach chemicznych.

Nadstopy

Nadstopy to bardzo mocne fazy stałe złożone z niklu (jako metal nieszlachetny) lub kobaltu.

Stosowane są jako łopatki w turbinach i silnikach lotniczych, w materiałach reaktorów odpornych na agresywne reakcje chemiczne oraz w urządzeniach do wymiany ciepła.

Bibliografia

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Teoria wytwarzania metali nieżelaznych i stopów. Politechnika Ostrawska.
2. Dr. C. Ergun. Stopy nieżelazne. Pobrane 21 kwietnia 2018 z: users.fs.cvut.cz
3. Adana Science and Technology. Metale nieżelazne. Pobrane 21 kwietnia 2018 z: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Technologia materiałów. Od redakcji Trillas SA (1. wydanie, Meksyk). Strona 282-297.
5. Materiały żelazne oraz metale i stopy nieżelazne. . Pobrane 21 kwietnia 2018 r. Z: ikbooks.com
6. Różnica między metalami żelaznymi i nieżelaznymi. (23 września 2015). Pobrane 21 kwietnia 2018 z: metallicupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Dlaczego statua wolności jest zielona? Pobrane 21 kwietnia 2018 z: Wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 maja 2014). Struktura krystaliczna metali. Pobrane 21 kwietnia 2018 z: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18 marca 2009). Okucia miedziane. . Pobrane 22 kwietnia 2018 r.Z: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22 lutego 2007). sześciopak na gramaturę. Pobrane 22 kwietnia 2018 r.Z: flickr.com