IKKE-JERNHOLDIGE METALLER: STRUKTUR, TYPER, EGENSKAPER - KJEMI - 2026

De ikke - jernholdige metaller er de som har ingen eller ubetydelige mengder jern. Disse brukes i forskjellige masseproporsjoner for å lage legeringer som utviser bedre fysiske egenskaper enn individuelle metaller.

Dermed er deres krystallinske strukturer og metalliske interaksjoner hjørnesteinen i ikke-jernholdige legeringer. Imidlertid finner disse rene metaller færre bruksområder fordi de er veldig følsomme og reaktive. Av denne grunn fungerer de best som base og tilsetningsstoff for legeringer.

Bronse er en ikke-jernholdig legering; Den består hovedsakelig av en gylden blanding av kobber og tinn (statue på bildet over). Kobberet i legeringen oksiderer og danner CuO, en forbindelse som sverter den gyldne overflaten. I fuktige miljøer hydrer og absorberer CuO karbondioksid og salter for å danne blågrønne forbindelser.

For eksempel er Frihetsgudinnen dekket av lag med kobberkarbonater (CuCO ₃ ) kjent som patina. Generelt ruster alle metaller. Avhengig av oksydens stabilitet beskytter de legeringer i mindre eller større grad mot korrosjon og ytre faktorer.

Struktur

Jern er bare ett av alle metaller i naturen, så strukturene og legeringene til ikke-jernholdige metaller er mer forskjellige.

Imidlertid har de fleste metaller under normale forhold tre krystallinske strukturer som er etablert ved deres metalliske bindinger: kompakt sekskantet (hcp), kompakt kubisk (ccp) og kroppssentrert kubikk (bcc).

Compact Hex (hcp)

Av de tre strukturene er dette den minst tette og kompakte, samtidig som den er med størst volumintervall.

Derfor rommer det lettere små molekyler og atomer. På samme måte er hvert atom i denne kuben omgitt av åtte naboer.

eksempler

- Vanadium (V).

- Niobium (Nb).

- Krom (Cr).

- Alkalimetaller.

- Wolfram (W).

I tillegg er det andre strukturer, for eksempel den enkle kubikken og andre mer komplekse som består av mindre tette eller forvrengte arrangementer av de tre første. Imidlertid gjelder de ovennevnte krystallstrukturer bare for rene metaller.

Under forhold med urenhet, høyt trykk og temperatur blir disse arrangementene forvrengt, og når de er komponenter i en legering, samhandler de med andre metaller for å generere nye metalliske strukturer.

Faktisk tillater den eksakte kunnskapen og manipulasjonen av disse arrangementene design og produksjon av legeringer med ønskede fysiske egenskaper for et bestemt formål.

typer

Generelt sett kan ikke-jernholdige metaller klassifiseres i tre typer: tung (bly), lett (kobber og aluminium) og ultralett (magnesium). Disse er i sin tur delt inn i to underklasser: de med middels smeltepunkt og de med høye smeltepunkter.

Andre typer ikke-jernholdige metaller tilsvarer edle (eller edle) metaller. Eksempler på disse er metaller med ccp-strukturer (unntatt aluminium, nikkel og andre).

Tilsvarende blir sjeldne jordartsmetaller ansett som ikke-jernholdige (cerium, samarium, skandium, yttrium, thulium, gadolinium, etc.). Til slutt teller radioaktive metaller også som ikke-jernholdige (polonium, plutonium, radium, francium, astate, radon, etc.).

Kjennetegn og egenskaper

Selv om kjennetegn og egenskaper til metaller varierer i rene tilstander og legeringer, presenterer de generaliteter som skiller dem fra jernmetaller:

- De er formbare og utmerkede elektriske og termiske ledere.

- De er mindre påvirket av varmebehandlinger.

- De har større motstand mot oksidasjon og korrosjon.

- De presenterer ikke så mye paramagnetisme, som gjør at de kan være materialer som brukes til elektroniske applikasjoner.

- Produksjonsprosessene er enklere, inkludert støping, sveising, smiing og rulling.

- De har mer attraktive farger, så de finner bruksområder som prydelementer; i tillegg er de mindre tette.

Noen av ulempene sammenlignet med jernholdige metaller er: lav motstand, høye kostnader, lavere krav og mindre mineralforekomst.

eksempler

I metallurgisk industri er det mange alternativer for fremstilling av ikke-jernholdige metaller og legeringer; de vanligste er: kobber, aluminium, sink, magnesium, titan og nikkelbaserte superlegeringer.

Kobber

Kobber har blitt brukt til en rekke bruksområder på grunn av sine fordelaktige egenskaper, så som høye termiske og elektriske ledningsevner.

Det er sterkt, formbart og behagelig, så mange praktiske design kan fås fra det: fra rør til krukker til mynter. Det har også blitt brukt til å forsterke kjølen til skip, og finner mye bruk i elektrisk industri.

Selv om det i sin rene form er det meget myk, dets legeringer (mellom disse messing og bronse) er mer motstandsdyktig og er beskyttet av lag av Cu ₂ O (rødlig oksid).

Aluminium

Det er et metall som regnes som lett på grunn av dets lave tetthet; det har høye termiske og elektriske konduktiviteter, og er motstandsdyktig mot korrosjon takket være Al ₂ O _3- laget som beskytter overflaten.

Gitt dens egenskaper, er det et ideelt metall, spesielt innen luftfart, bilindustrien og byggebransjen.

Sink og magnesium

Sinklegeringer (for eksempel KAYEM, med 4% aluminium og 3 vekt% kobber) brukes til fremstilling av komplekse støpegods. Den er beregnet på bygg- og anleggsarbeider.

Når det gjelder magnesium, har legeringene anvendelser innen arkitektur, så vel som i sykkelhus, i broparapeter og i sveisede konstruksjoner.

Den finner også bruk i luftfartsindustrien, i høyhastighetsmaskineri og i transportutstyr.

Titanium

Titan danner lett lette legeringer. De er superresistente og er beskyttet mot korrosjon av et lag TiO ₂ . Ekstraksjonen er kostbar og har en bcc krystallinsk struktur over 882 ºC.

I tillegg er den biokompatibel, og det er grunnen til at den kan brukes som et materiale for medisinske proteser og implantater. I tillegg er titan og legeringene til stede i maskiner, i sjøen, i jetkomponenter og i kjemiske reaktorer.

superlegeringer

Superlegeringer er veldig sterke faste faser som består av nikkel (som uedelt metall) eller kobolt.

De brukes som skovler i flyturbiner og motorer, i reaktormaterialer som støtter aggressive kjemiske reaksjoner, og i varmevekslerutstyr.

referanser

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Produksjonsteori for ikke-jernholdige metaller og legeringer. Teknisk universitet i Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Ikke-jernholdige legeringer. Hentet 21. april 2018, fra: brukere.fs.cvut.cz
3. Adana vitenskap og teknologi. Ikke-jernholdige metaller. Hentet 21. april 2018, fra: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Materialteknologi. Redaksjonell Trillas SA (1. utgave, Mexico). Side 282-297.
5. Jernholdige materialer og ikke-jernholdige metaller og legeringer. . Hentet 21. april 2018, fra: ikbooks.com
6. Forskjellen mellom jernholdig og ikke-jernholdig metall. (2015, 23. september). Hentet 21. april 2018, fra: metallupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Hvorfor er frihetsstatuen grønn? Hentet 21. april 2018, fra: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31. mai 2014). Den krystallinske strukturen til metaller. Hentet 21. april 2018, fra: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18. mars 2009). Kobberbeslag. . Hentet 22. april 2018, fra: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22. februar 2007). seks-pakke-papir-vekt. Hentet 22. april 2018, fra: flickr.com