Metale nieżelazne Struktura, typy, charakterystyka

The metale nieżelazne wszyscy są tymi, którym brakuje żelaza lub mają niewielkie ilości żelaza. Te, w różnych proporcjach masowych, są wykorzystywane do tworzenia stopów, które wykazują lepsze właściwości fizyczne niż pojedyncze metale.

Tak więc jego struktury krystaliczne i oddziaływania metali są podstawą zastosowań stopów nieżelaznych. Jednak te czyste metale znajdują mniej zastosowań, ponieważ są bardzo wrażliwe i reaktywne. Z tego powodu działają najlepiej jako baza i dodatek do stopów.

Brąz jest stopem nieżelaznym; Składa się głównie ze złotej mieszanki miedzi i cyny (posąg na obrazku powyżej). Miedź w stopie utlenia się i tworzy CuO, związek, który czernieje jego złotą 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 (CuCO₃) znany jako patyna. Ogólnie wszystkie metale są utleniane. W zależności od stabilności ich tlenków, w większym lub mniejszym stopniu chronią stopy przed korozją i czynnikami zewnętrznymi.

Indeks

• 1 Struktura
  • 1.1 Sześciokątna wypraska (hcp)
  • 1.2 Kompaktowy sześcienny (ccp)
  • 1.3 Cubic wyśrodkowany na ciele (bcc)
• 2 typy
• 3 Charakterystyka i właściwości
• 4 Przykłady
  • 4.1 Miedź
  • 4.2 Aluminium
  • 4.3 Cynk i magnez
  • 4.4 Tytan
  • 4.5 Uzupełnienia
• 5 referencji

Struktura

Żelazo jest tylko jednym z wszystkich metali w przyrodzie, więc struktury i stopy metali nieżelaznych są bardziej zróżnicowane.

Jednak w normalnych warunkach większość metali ma trzy struktury krystaliczne ustanowione przez ich wiązania metalowe: zwarta sześciokątna (hcp), zwarta sześcienna (ccp) i sześcienna centrowana w ciele (bcc).

Sześciokątny kompakt (hcp)

W tej strukturze atomy metaliczne są pakowane w postaci sześciokątnego pryzmatu, wykorzystując wszystkie przestrzenie.

Ze wszystkich struktur jest to najgęstsza, więc można oczekiwać, że w ten sam sposób są metale, które go posiadają. W tym wszystkim wszystkie atomy są otoczone przez dwunastu sąsiadów.

Przykłady

- Tytan (Ti).

- Cynk (Zn).

- Magnez (Mg).

- Kadm (Cd).

- Kobalt (Co).

- Ruten (Ru).

- Osmio (Os).

- Metale ziem alkalicznych (z wyjątkiem baru i fransu).

Kompaktowy sześcienny (ccp)

Ta krystaliczna struktura jest mniej gęsta niż hcp, a każdy atom otoczony jest przez dwunastu sąsiadów.

Tutaj szczeliny (puste przestrzenie) są większe niż w przypadku hcp, więc metale te mogą zawierać w tych cząsteczkach i małych atomach (takich jak wodór cząsteczkowy, H₂).

Przykłady

- Aluminium (Al).

- Nikiel (Ni).

- Srebro (Ag).

- Miedź (Cu).

- Złoto (Au).

- Rod (Rh).

- Iridium (Go).

Cubic wyśrodkowany na ciele (bcc)

Spośród trzech struktur jest to najmniej zwarta i zwarta bryła, która jest jednocześnie szczeliną o większej objętości.

W związku z tym łatwiej mieści się w nim małe cząsteczki i atomy. Podobnie w tym sześcianie każdy atom jest otoczony przez ośmiu sąsiadów.

Przykłady

- Wanad (V).

- Niob (Nb).

- Chrome (Cr).

- Metale alkaliczne.

- Wolfram (W).

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

W warunkach wysokiego zanieczyszczenia, ciśnienia i temperatury, układy te są zniekształcone, a gdy są składnikami stopu, oddziałują z innymi metalami w celu wytworzenia nowych struktur metalicznych.

W rzeczywistości dokładna wiedza i manipulacja tymi rozwiązaniami umożliwiają projektowanie i opracowywanie stopów o pożądanych właściwościach fizycznych w określonym celu.

Typy

Ogólnie mówiąc, metale nieżelazne można podzielić na trzy typy: ciężki (ołów), lekki (miedź i aluminium) i ultralekki (magnez). Z kolei są one podzielone na dwie podklasy: te o średnich punktach topnienia i te o wysokiej temperaturze topnienia.

Inne rodzaje metali nieżelaznych odpowiadają szlachetnym (lub szlachetnym) metalom. 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 itd.). Wreszcie, metale radioaktywne liczą się również jako nieżelazne (polon, pluton, rad, frans, astat, radon itp.). 

Charakterystyka i właściwości

Chociaż właściwości i właściwości metali różnią się w ich czystych stanach i stopach, przedstawiają one cechy ogólne, które odróżniają je od metali żelaznych:

- Są to plastyczne i doskonałe przewodniki elektryczne i termiczne.

- Są mniej podatne na obróbkę cieplną.

- Mają większą odporność na utlenianie i korozję.

- Nie przedstawiają one tak dużego paramagnetyzmu, co pozwala im być materiałami używanymi do zastosowań elektronicznych.

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

- Mają bardziej atrakcyjne barwy, więc znajdują zastosowanie jako elementy ozdobne; Ponadto są mniej gęste.

Niektóre z jego wad w porównaniu z metalami żelaznymi to: niska odporność, wysokie koszty, niższe wymagania i niższa obfitość mineralogiczna.

Przykłady

W przemyśle metalurgicznym istnieje wiele opcji w produkcji metali i stopów metali nieżelaznych; Najczęściej są to: superstopy na bazie miedzi, aluminium, cynku, magnezu, tytanu i niklu.

Miedź

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

Jest odporny, plastyczny i ciągliwy, dzięki czemu można go uzyskać z wielu praktycznych projektów: od rur po słoiki i monety. Został on również wykorzystany do wzmocnienia stępki łodzi i znajduje wiele zastosowań w przemyśle elektrycznym.

Chociaż w stanie czystym jest bardzo miękki, jego stopy (między mosiądzem a brązem) są bardziej odporne i chronione warstwami Cu₂O (czerwonawy tlenek).

Aluminium

Jest to metal uważany za lekki ze względu na niską gęstość; Ma wysoką przewodność cieplną i elektryczną i jest odporny na korozję dzięki powłoce Al₂O₃ który chroni jego powierzchnię.

Biorąc pod uwagę jego właściwości, jest to idealny metal, szczególnie w aeronautyce, w przemyśle motoryzacyjnym i budowlanym, między innymi.

Cynk i magnez

Stopy cynku (takie jak KAYEM, z 4% aluminium i 3% masy miedzi) są wykorzystywane do produkcji złożonych odlewów. Jest przeznaczony do prac budowlanych i inżynieryjnych.

W przypadku magnezu jego stopy mają zastosowanie w architekturze, a także w obudowach rowerowych, attykach mostowych i konstrukcjach spawanych..

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

Tytan

Tytan tworzy lekkie stopy. Są super odporne i chronione przed korozją przez warstwę TiO₂. Jego ekstrakcja jest kosztowna i ma strukturę krystaliczną bcc powyżej 882 ° C.

Ponadto jest biokompatybilny, dlatego może być stosowany jako materiał do implantów medycznych i implantów. Dodatkowo tytan i jego stopy są obecne w maszynach, marynarce, komponentach strumieniowych i reaktorach chemicznych.

Superstopy

Superstopy są bardzo odpornymi fazami stałymi złożonymi z niklu (jako metalu nieszlachetnego) lub kobaltu.

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

Referencje

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Teoria produkcji metali nieżelaznych i stopów. Uniwersytet Techniczny w Ostrawie.
2. Dr C. Ergun. Stopy nieżelazne. Pobrane 21 kwietnia 2018 r. Z: users.fs.cvut.cz
3. Adana Nauka i technika. Metale nieżelazne. Pobrane 21 kwietnia 2018 r. Z: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Technologia materiałów. Od redakcji Trillas S.A. (Pierwsze wydanie, Meksyk). Str. 282-297.
5. Materiały żelazne i metale nieżelazne i stopy. [PDF] Pobrane 21 kwietnia 2018 r. Z: ikbooks.com
6. Różnica między metalami żelaznymi i nieżelaznymi. (23 września 2015). Źródło: 21 kwietnia 2018 r., Z: metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Dlaczego statua wolności jest zielona? Pobrane 21 kwietnia 2018 r. Z: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 maja 2014 r.). Struktura krystaliczna metali. Pobrane 21 kwietnia 2018 r. Z: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18 marca 2009). Kształtki miedziane. [Rysunek] Pobrane 22 kwietnia 2018 r. Z: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22 lutego 2007). waga papieru sześciopakowego Pobrane 22 kwietnia 2018 r. Z: flickr.com