Содержание
- Химический состав
- Ковкость и пластичность
- Реактивность
- масса
- Термическая толерантность и температура плавления
Металлы составляют большую часть периодической таблицы элементов. В чистом виде каждый металл имеет свою собственную характерную массу, температуру плавления и физические свойства. Смешивание двух или более из этих металлов в смесь с новым набором свойств образует сплав, композитный металл, который может иметь поразительно разные характеристики.
Химический состав
По определению чистые металлы состоят из одного элемента. Образцы этих металлов содержат только атомы одного металлического вещества. Сплавы содержат два или более элементов или сплавов, расплавленных и смешанных вместе, поэтому их химические формулы состоят из более чем одного элемента. Например, чистое металлическое железо состоит только из атомов железа. Сталь, сплав железа и углерода, содержит в основном атомы железа с изолированными атомами углерода, которые придают ей прочность. При добавлении металлов хрома или молибдена в сталь получается еще один сплав: нержавеющая сталь.
Ковкость и пластичность
Одной из причин, по которой производители объединяют чистые металлы в сплавы, является изменение физических свойств металлов. Чистые металлы могут быть слишком мягкими, чтобы выдерживать их регулярное использование, но их легирование делает их более жесткими. Как чистый металл, золото изгибается и растягивается так легко, что быстро вырвется из формы, если его сформировать в кольцо и надеть на палец. Производители ювелирных изделий сплавляют чистое золото с серебром, медью или цинком для повышения прочности и жесткости металлов. Золото способствует его цвету и устойчивости к коррозии; другие металлы вносят свой вклад. В результате получается золотое кольцо весом 14 карат, которое выдерживает ежедневный износ.
Реактивность
В своем естественном элементарном состоянии некоторые чистые металлы сильно реагируют с окружающей средой, окисляя и разъедая, пока они не станут непригодными для использования. Смешивание этих металлов с менее реакционноспособными металлами изменяет их реакционную способность, продлевая срок службы легированного изделия. Нержавеющая сталь получила свое название от того факта, что она не ржавеет и не рвется, как инструмент из чистого железа. Легирование металлов является одним из способов сделать их менее реактивными и более подходящими для нужд производителя.
масса
Легкие металлы, такие как алюминий и титан, уменьшают массу чистых металлов, с которыми они сплавляются. Эти более легкие сплавы играют жизненно важную роль в аэрокосмической промышленности, поскольку позволяют производителям проектировать и создавать более легкие летательные аппараты. Легкий реактивный истребитель может содержать больше топлива, снаряжения и боеприпасов, чем тяжелый. Колеса из алюминиевого сплава облегчают общий вес автомобиля, способствуя увеличению расхода топлива и увеличению скорости на гоночной трассе.
Термическая толерантность и температура плавления
Легирующие металлы изменяют их термостойкость. Поскольку они состоят из двух или более чистых металлов, сплавы не имеют единой температуры плавления, а вместо этого плавятся в диапазоне температур. Их молекулярная структура может поднять общий диапазон плавления металла выше, чем у любого из составляющих его металлов. Увеличение диапазона плавления металла имеет важные последствия для промышленного и коммерческого использования. SR-71 Blackbird, один из самых технологически совершенных самолетов-разведчиков своего времени, опирался на свою легкую раму из титанового сплава, чтобы выдерживать тепловые нагрузки своих сверхзвуковых полетов.