Icke-järnmetaller Struktur, Typer, Egenskaper

den icke-järnmetaller De är alla som saknar eller har försumliga mängder järn. Dessa, i olika massproportioner, används för att skapa legeringar som uppvisar bättre fysikaliska egenskaper än enskilda metaller.

Sålunda är dess kristallina strukturer och metallinteraktioner hörnstenen i tillämpningarna av icke-järnlegeringar. Dessa rena metaller finner dock färre användningsområden eftersom de är mycket känsliga och reaktiva. Av den anledningen fungerar de bäst som bas och tillsatsmedel för legeringar.

Brons är en icke-järn legering; Den består huvudsakligen av en gyllene blandning av koppar och tenn (staty i bilden ovan). Koppar i legeringen oxiderar och bildar CuO, en förening som svärmer sin gyllene yta. I fuktiga miljöer hydrerar och absorberar CuO koldioxid och salter för att bilda blågröna föreningar.

Frihetsgudinnan t ex täckes med lager av kopparkarbonater (CuCO₃) känt som patina. I allmänhet oxideras alla metaller. Beroende på stabiliteten hos oxiderna skyddar de i större eller mindre grad legeringarna mot korrosion och yttre faktorer.

index

• 1 struktur
  • 1,1 hexagonal kompakt (hcp)
  • 1,2 Kompakt kubisk (ccp)
  • 1.3 Cubic centrerade på kroppen (bcc)
• 2 typer
• 3 Egenskaper och egenskaper
• 4 exempel
  • 4,1 koppar
  • 4.2 aluminium
  • 4.3 Zink och magnesium
  • 4.4 Titan
  • 4,5 Superalements
• 5 referenser

struktur

Järn är bara en av alla metaller i naturen, så strukturerna och legeringarna av icke-järnmetaller är mer olika.

Emellertid kommer under normala förhållanden de flesta metaller har tre kristallstrukturer som fastställs av dess metalliska bindningar: Hep kubisk (hcp), kubisk kompakt (CCP) och kroppscentrerad (bcc).

Hexagonal kompakt (hcp)

I denna struktur förpackas metallatomerna i form av ett hexagonalt prisma, med fördel av alla utrymmen.

Av alla strukturerna är detta tätast, så det kan förväntas att på samma sätt är metallerna som äger den. I detta omges alla atomer av tolv grannar.

exempel

- Titan (Ti).

- Zink (zn).

- Magnesium (Mg).

- Kadmium (Cd).

- Kobolt (Co).

- Ruthenium (Ru).

- Osmio (Os).

- Alkaliska jordmetaller (med undantag av barium och francium).

Kompakt kubisk (ccp)

Denna kristallina struktur är mindre tät än hcp, och därmed omges varje atom av tolv grannar.

Här, mellanrummen (tomrum) är större än i fallet med hcp, så att dessa metaller kan innehålla dessa atomer och små molekyler (såsom molekylärt väte, H₂).

exempel

- Aluminium (Al).

- Nickel (Ni).

- Silver (Ag).

- Koppar (Cu).

- Guld (au).

- Rhodium (Rh).

- Iridium (Go).

Cubic centrerade på kroppen (bcc)

Av de tre strukturerna är detta den minst täta och kompakta, samtidigt som den som presenterar mellanrummen av högre volymer.

Därför rymmer det lättare små molekyler och atomer. På samma sätt är varje atom omgiven av åtta grannar i denna kub.

exempel

- Vanadin (V).

- Niobium (Nb).

- Chrome (Cr).

- Alkalimetaller.

- Tungsten (W).

Dessutom finns det andra strukturer, såsom enkla kubiska och andra mer komplexa sådana som består av mindre täta eller förvrängda uppsättningar av de första tre. Ovanstående kristallina strukturer gäller emellertid endast för rena metaller.

Under förhållanden av förorening, högt tryck och temperatur, är dessa arrangemang förvrängs och, när legeringskomponenter, interagera med andra metaller för att generera nya metallstrukturer.

I själva verket tillåter den exakta kunskapen och manipuleringen av dessa arrangemang utformningen och utarbetandet av legeringar med önskade fysikaliska egenskaper för ett specifikt ändamål.

Typ

I mycket allmänna termer kan icke-järnmetaller klassificeras i tre typer: tung (bly), lätt (koppar och aluminium) och ultralätt (magnesium). Dessa är i sin tur indelade i två underklasser: de med smältspetsar och de med höga smältpunkter.

Andra typer av icke-järnmetaller motsvarar ädla (eller dyrbara) metaller. Exempel på dessa är metaller med ccp-strukturer (med undantag av aluminium, nickel och andra).

På samma sätt är sällsynta jordartsmetaller som anses järnfri (cerium, samarium, skandium, yttrium, tulium, gadolinium, etc.). Slutligen, radioaktiva metaller och icke-järn innefattar (polonium, plutonium, radium, francium, astat, radon, etc.). 

Egenskaper och egenskaper

Även om metallernas egenskaper och egenskaper varierar i rena tillstånd och legeringar, presenterar de generella egenskaper som skiljer dem från järnmetaller:

- De är formbara och utmärkta elektriska och termiska ledare.

- De påverkas mindre av värmebehandlingar.

- De har större motstånd mot oxidation och korrosion.

- De presenterar inte så mycket paramagnetism, vilket gör det möjligt för dem att vara material som används för elektroniska tillämpningar.

- Dess tillverkningsprocesser är enklare, inklusive gjutning, svetsning, smide och rullande.

- De har mer attraktiva färgämnen, så de hittar användningsområden som prydnadselement. Dessutom är de mindre täta.

Några av dess nackdelar jämfört med järnmetaller är: lågt motstånd, höga kostnader, lägre krav och lägre mineralogisk överflöd.

exempel

I metallurgisk industri finns det många alternativ vid tillverkning av metaller och icke-järnlegeringar. De vanligaste är: koppar, aluminium, zink, magnesium, titan och nickelbaserade superlegeringar.

koppar

Koppar har använts för ett brett utbud av applikationer på grund av dess fördelaktiga egenskaper, såsom dess höga termiska och elektriska ledningar.

Det är resistent, formbart och duktilt, så det kan erhållas från många praktiska mönster: från rör till burkar och mynt. Det har också använts i förstärkning av båtkroppen och finner stor nytta i elindustrin.

Även om det är rent mjukt, är dess legeringar (mellan dessa mässingar och brons) mer resistenta och skyddas av lager av Cu₂O (rödoxid).

aluminium

Det är en metall som anses vara lätt på grund av sin låga densitet; Den har höga termiska och elektriska ledningar och är korrosionsbeständigt tack vare Al-beläggningen₂O₃ som skyddar ytan.

Med tanke på dess egenskaper är det en idealisk metall speciellt inom flygteknik, bland annat inom bilindustrin och byggindustrin.

Zink och magnesium

Zinklegeringar (såsom KAYEM, med 4% aluminium och 3% koppar i massa) används för tillverkning av komplexgjutning. Den är avsedd för bygg- och verkstadsarbeten.

När det gäller magnesium har dess legeringar applikationer i arkitektur, såväl som cykelhus, broparapeter och svetsade strukturer..

Det finner också användning inom flygindustrin, höghastighetsmaskiner och transportutrustning.

titan

Titan bildar lättlätta legeringar. De är super resistenta och skyddas från korrosion av ett lager TiO₂. Dess extraktion är dyr och har en kristallstruktur bcc över 882 ° C.

Dessutom är det biokompatibelt, vilket är anledningen till att det kan användas som ett material för medicinska implantat och implantat. Dessutom finns titan och dess legeringar närvarande i maskiner, marin, jetkomponenter och kemiska reaktorer.

superlegeringar

Superlegeringar är mycket resistenta fasta faser bestående av nickel (som basmetall) eller kobolt.

De används som skovlar i turbiner och flygmotorer, i material för reaktorer som motstår aggressiva kemiska reaktioner och i värmeväxlareutrustning.

referenser

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Teori om produktion av icke-järnmetaller och legeringar. Tekniska universitetet i Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Icke-ferrolegeringar. Hämtad den 21 april 2018, från: users.fs.cvut.cz
3. Adana vetenskap och teknik. Icke-järnmetaller. Hämtad 21 april 2018, från: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Materialteknik. Editorial Trillas S.A. (1: a upplagan, Mexiko). S. 282-297.
5. Järnmaterial och icke-järnmetaller och legeringar. [PDF]. Hämtad den 21 april 2018, från: ikbooks.com
6. Skillnaden mellan järn och järnfri metall. (23 september 2015). Hämtad den 21 april 2018, från: metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Varför är frihetsgudinnan grön? Hämtad den 21 april 2018, från: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 maj 2014). Den kristallina strukturen av metaller. Hämtad 21 april 2018, från: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18 mars 2009). Kopparbeslag. [Bild]. Hämtad den 22 april 2018, från: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22 februari 2007). sexpack-papper-vikt. Hämtad den 22 april 2018, från: flickr.com