โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก: โครงสร้างประเภทลักษณะ - เคมี - 2026

ไม่ใช่ - โลหะเหล็กเป็นผู้ที่ไม่มีหรือเล็กน้อยปริมาณของเหล็ก สิ่งเหล่านี้ในสัดส่วนมวลที่แตกต่างกันถูกใช้เพื่อสร้างโลหะผสมที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีกว่าโลหะแต่ละชนิด

ดังนั้นโครงสร้างผลึกและปฏิสัมพันธ์ของโลหะจึงเป็นรากฐานที่สำคัญของการใช้งานโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก อย่างไรก็ตามโลหะบริสุทธิ์เหล่านี้พบว่ามีการใช้งานน้อยกว่าเนื่องจากมีความไวและมีปฏิกิริยามาก ด้วยเหตุนี้จึงทำงานได้ดีที่สุดในฐานะฐานและสารเติมแต่งสำหรับโลหะผสม

บรอนซ์เป็นโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก ส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนผสมทองคำของทองแดงและดีบุก (รูปปั้นในภาพด้านบน) ทองแดงในโลหะผสมจะออกซิไดซ์และสร้าง CuO ซึ่งเป็นสารประกอบที่ทำให้พื้นผิวสีทองเป็นสีดำ ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น CuO จะให้น้ำและดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และเกลือเพื่อสร้างสารประกอบสีเขียวแกมน้ำเงิน

ตัวอย่างเช่นเทพีเสรีภาพถูกปกคลุมด้วยชั้นของคาร์บอเนตทองแดง (CuCO ₃ ) ที่เรียกว่าคราบ โดยทั่วไปโลหะทุกชนิดจะเกิดสนิม ขึ้นอยู่กับความเสถียรของออกไซด์พวกเขาปกป้องโลหะผสมในระดับที่น้อยกว่าหรือมากกว่าจากการกัดกร่อนและปัจจัยภายนอก

โครงสร้าง

เหล็กเป็นเพียงหนึ่งในโลหะทั้งหมดในธรรมชาติดังนั้นโครงสร้างและโลหะผสมของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจึงมีความหลากหลายมากขึ้น

อย่างไรก็ตามภายใต้สภาวะปกติโลหะส่วนใหญ่มีโครงสร้างผลึกสามแบบที่สร้างขึ้นโดยพันธะโลหะของพวกมัน: หกเหลี่ยมขนาดกะทัดรัด (hcp) ลูกบาศก์ขนาดเล็ก (ccp) และลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง (bcc)

Hex ขนาดกะทัดรัด (hcp)

จากโครงสร้างทั้งสามนี้มีความหนาแน่นและกะทัดรัดน้อยที่สุดซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีปริมาตรมากที่สุดในเวลาเดียวกัน

ดังนั้นจึงสามารถรองรับโมเลกุลขนาดเล็กและอะตอมได้ง่ายขึ้น ในทำนองเดียวกันในลูกบาศก์นี้แต่ละอะตอมจะถูกล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านแปดคน

ตัวอย่าง

- วานาเดียม (V)

- ไนโอเบียม (Nb)

- โครเมียม (Cr)

- โลหะอัลคาไล

- ทังสเตน (W)

นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างอื่น ๆ เช่นลูกบาศก์ธรรมดาและโครงสร้างอื่น ๆ ที่ซับซ้อนกว่าซึ่งประกอบด้วยการจัดเรียงที่หนาแน่นน้อยกว่าหรือบิดเบี้ยวของสามอันดับแรก อย่างไรก็ตามโครงสร้างคริสตัลข้างต้นใช้กับโลหะบริสุทธิ์เท่านั้น

ภายใต้สภาวะที่ไม่บริสุทธิ์ความดันและอุณหภูมิสูงการจัดเรียงเหล่านี้จะบิดเบี้ยวและเมื่อเป็นส่วนประกอบของโลหะผสมพวกมันจะทำปฏิกิริยากับโลหะอื่นเพื่อสร้างโครงสร้างโลหะใหม่

ในความเป็นจริงความรู้ที่แน่นอนและการจัดการของการเตรียมการเหล่านี้ช่วยให้สามารถออกแบบและผลิตโลหะผสมที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ต้องการตามวัตถุประสงค์ที่กำหนดได้

ประเภท

โดยทั่วไปแล้วโลหะที่ไม่ใช่เหล็กสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภท: หนัก (ตะกั่ว) แสง (ทองแดงและอลูมิเนียม) และเบา (แมกนีเซียม) ในทางกลับกันสิ่งเหล่านี้จะแบ่งออกเป็นสองคลาสย่อย ได้แก่ คลาสที่มีจุดหลอมเหลวปานกลางและระดับที่มีจุดหลอมเหลวสูง

โลหะที่ไม่ใช่เหล็กประเภทอื่น ๆ สอดคล้องกับโลหะมีตระกูล (หรือมีค่า) ตัวอย่างของโลหะเหล่านี้คือโลหะที่มีโครงสร้าง ccp (ยกเว้นอลูมิเนียมนิกเกิลและอื่น ๆ )

ในทำนองเดียวกันโลหะธาตุหายากถือว่าไม่ใช่เหล็ก (ซีเรียม, ซามาเรียม, สแกนเดียม, อิตเทรียม, ทูเลี่ยม, แกโดลิเนียม ฯลฯ ) สุดท้ายโลหะกัมมันตภาพรังสียังนับเป็นอโลหะ (พอโลเนียม, พลูโตเนียม, เรเดียม, แฟรนเซียม, แอสเตท, เรดอน ฯลฯ )

ลักษณะและคุณสมบัติ

แม้ว่าลักษณะและคุณสมบัติของโลหะจะแตกต่างกันไปในสถานะบริสุทธิ์และในโลหะผสม แต่ก็มีลักษณะทั่วไปที่ทำให้โลหะเหล่านี้แตกต่างจากโลหะเหล็ก:

- เป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่อ่อนตัวได้ดี

- ไม่ได้รับผลกระทบจากการอบด้วยความร้อน

- มีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนได้ดีขึ้น

- พวกเขาไม่ได้นำเสนอพาราแมกเนติกส์มากนักซึ่งทำให้เป็นวัสดุที่ใช้สำหรับงานอิเล็กทรอนิกส์

- กระบวนการผลิตนั้นง่ายกว่าทั้งการหล่อการเชื่อมการปลอมและการรีด

- มีสีสันที่น่าดึงดูดมากขึ้นดังนั้นพวกเขาจึงใช้เป็นองค์ประกอบประดับ นอกจากนี้ยังมีความหนาแน่นน้อยกว่า

ข้อเสียบางประการเมื่อเทียบกับโลหะเหล็ก ได้แก่ ความต้านทานต่ำต้นทุนสูงความต้องการต่ำและแร่ธาตุน้อย

ตัวอย่าง

ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยามีตัวเลือกมากมายในการผลิตโลหะและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก ที่พบมากที่สุด ได้แก่ ทองแดงอลูมิเนียมสังกะสีแมกนีเซียมไททาเนียมและซูเปอร์อัลลอยที่ใช้นิกเกิล

ทองแดง

ทองแดงถูกนำมาใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์เช่นคุณสมบัติการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง

มีความแข็งแรงอ่อนตัวและเหนียวจึงสามารถออกแบบได้จริงมากมายตั้งแต่ท่อไปจนถึงไหไปจนถึงเหรียญ นอกจากนี้ยังถูกใช้เพื่อเสริมสร้างกระดูกงูของเรือและพบว่ามีการใช้งานมากในอุตสาหกรรมไฟฟ้า

แม้ว่าในสภาพบริสุทธิ์จะมีความอ่อนนุ่มมาก แต่โลหะผสมของมัน (ระหว่างทองเหลืองและบรอนซ์) ก็มีความทนทานมากกว่าและได้รับการปกป้องโดยชั้นของ Cu ₂ O (ออกไซด์สีแดง)

อลูมิเนียม

เป็นโลหะที่ถือว่าเบาเนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ มีคุณสมบัติในการนำความร้อนและไฟฟ้าสูงและทนทานต่อการกัดกร่อนด้วยชั้น Al ₂ O ₃ที่ปกป้องพื้นผิว

ด้วยคุณสมบัติของมันจึงเป็นโลหะในอุดมคติโดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการบินอุตสาหกรรมยานยนต์และการก่อสร้างและอื่น ๆ

สังกะสีและแมกนีเซียม

โลหะผสมสังกะสี (เช่น KAYEM ที่มีอลูมิเนียม 4% และทองแดง 3% โดยมวล) ใช้สำหรับการผลิตงานหล่อที่ซับซ้อน มีไว้สำหรับงานก่อสร้างและงานวิศวกรรม

ในกรณีของแมกนีเซียมโลหะผสมของมันมีการใช้งานในสถาปัตยกรรมเช่นเดียวกับในเปลือกจักรยานในเชิงเทินของสะพานและในโครงสร้างเชื่อม

นอกจากนี้ยังพบการใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศเครื่องจักรความเร็วสูงและในอุปกรณ์การขนส่ง

ไทเทเนียม

ไทเทเนียมเป็นโลหะผสมที่มีน้ำหนักเบาเล็กน้อย พวกเขาจะทนสุดและได้รับการคุ้มครองจากการกัดกร่อนด้วยชั้นของ TiO 2 การสกัดมีราคาแพงและมีโครงสร้างผลึก bcc สูงกว่า 882 ºC

นอกจากนี้ยังเข้ากันได้ทางชีวภาพด้วยเหตุนี้จึงสามารถใช้เป็นวัสดุสำหรับขาเทียมทางการแพทย์และรากเทียมได้ นอกจากนี้ไทเทเนียมและโลหะผสมยังมีอยู่ในเครื่องจักรในทะเลในส่วนประกอบของเครื่องบินเจ็ทและในเครื่องปฏิกรณ์เคมี

superalloys

ซูเปอร์อัลลอยเป็นเฟสของแข็งที่แข็งแกร่งมากซึ่งประกอบด้วยนิกเกิล (เป็นโลหะฐาน) หรือโคบอลต์

ใช้เป็นใบพัดในกังหันเครื่องบินและเครื่องยนต์ในวัสดุเครื่องปฏิกรณ์ที่รองรับปฏิกิริยาเคมีที่รุนแรงและในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน

อ้างอิง

1. KateřinaSkotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa (2015) ทฤษฎีการผลิตโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะผสม มหาวิทยาลัยเทคนิคออสตราวา
2. ดร. C. Ergun โลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก สืบค้นเมื่อ 21 เมษายน 2561 จาก: users.fs.cvut.cz
3. วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Adana โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก สืบค้นเมื่อ 21 เมษายน 2561, จาก: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E. , Campos I. Silva E. (2010) เทคโนโลยีวัสดุ บรรณาธิการ Trillas SA (พิมพ์ครั้งที่ 1, เม็กซิโก) หน้า 282-297.
5. วัสดุเหล็กและโลหะและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก . สืบค้นเมื่อ 21 เมษายน 2561 จาก: ikbooks.com
6. ความแตกต่างระหว่างโลหะเหล็กและอโลหะ (2558 23 กันยายน). สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก: metalupermarkets.com
7. Wonderopolis (2018) ทำไมรูปปั้นแห่งเสรีภาพจึงเป็นสีเขียว? สืบค้นเมื่อ 21 เมษายน 2018 จาก: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa (31 พฤษภาคม 2557). โครงสร้างผลึกของโลหะ สืบค้นเมื่อ 21 เมษายน 2018 จาก: researchgate.net
9. Tony Hisgett (18 มีนาคม 2552). อุปกรณ์ทองแดง . สืบค้นเมื่อ 22 เมษายน 2561 จาก: flickr.com
10. แบรนดอนเบานัค (22 กุมภาพันธ์ 2550). หกแพ็คกระดาษน้ำหนัก สืบค้นเมื่อ 22 เมษายน 2561 จาก: flickr.com