المعادن غير الحديدية هيكل ، أنواع ، الخصائص



ال المعادن غير الحديدية هم جميع أولئك الذين يفتقرون أو لديهم كميات ضئيلة من الحديد. هذه ، بنسب كتل مختلفة ، تستخدم لإنشاء السبائك التي تظهر خصائص فيزيائية أفضل من المعادن الفردية.

وبالتالي ، فإن الهياكل البلورية والتفاعلات المعدنية هي حجر الزاوية في تطبيقات السبائك غير الحديدية. ومع ذلك ، فإن هذه المعادن النقية تجد استخدامات أقل لأنها حساسة للغاية ومتفاعلة. لهذا السبب ، فإنها تعمل بشكل أفضل كقاعدة ومضافة للسبائك.

البرونز هو سبيكة غير حديدية. يتكون أساسًا من خليط ذهبي من النحاس والقصدير (تمثال في الصورة أعلاه). والنحاس الموجود في السبائك يتأكسد ويشكل CuO ، وهو مركب يشوه سطحه الذهبي. في البيئات الرطبة ، يرطب CuO ويمتص ثاني أكسيد الكربون والأملاح ليشكل مركبات زرقاء وخضراء.

على سبيل المثال ، تمثال الحرية مغطى بطبقات من كربونات النحاس (CuCO)3) المعروف باسم الزنجار. بشكل عام ، تتأكسد جميع المعادن. اعتمادًا على ثبات أكاسيدها ، فإنها تحمي بدرجة كبيرة أو أقل السبائك من التآكل والعوامل الخارجية.

مؤشر

  • 1 هيكل
    • 1.1 سداسية المدمجة (hcp)
    • 1.2 مكعب مكعب (ccp)
    • 1.3 مكعب تركز على الجسم (مخفية)
  • 2 أنواع
  • 3 الخصائص والخصائص
  • 4 أمثلة
    • 4.1 النحاس
    • 4.2 الألومنيوم
    • 4.3 الزنك والمغنيسيوم
    • 4.4 التيتانيوم
    • 4.5 Superalements
  • 5 المراجع

هيكل

الحديد هو مجرد واحد من جميع المعادن في الطبيعة ، وبالتالي فإن هياكل وسبائك المعادن غير الحديدية أكثر تنوعًا.

ومع ذلك ، في ظل الظروف العادية ، يكون لمعظم المعادن ثلاثة هياكل بلورية تم تأسيسها بواسطة روابطها المعدنية: سداسية مدمجة (hcp) ومكعب مضغوط (ccp) ومكعب في الجسم (bcc).

سداسية المدمجة (hcp)

في هذا الهيكل ، يتم تعبئة الذرات المعدنية في شكل منشور سداسي ، مع الاستفادة من جميع المساحات.

من بين جميع الهياكل ، هذا هو الأكثر كثافة ، لذلك يمكن توقع أن تكون بنفس الطريقة المعادن التي تمتلكها. في هذا ، جميع الذرات محاطة اثني عشر من الجيران.

أمثلة

- تيتانيوم (Ti).

- الزنك (الزنك).

- المغنيسيوم (المغنيسيوم).

- الكادميوم (سي دي).

- الكوبالت (Co).

- روثينيوم (رو).

- أوسميو (Os).

- المعادن الأرضية القلوية (باستثناء الباريوم والفرنسيوم).

مكعب مضغوط (ccp)

هذا الهيكل البلوري أقل كثافة من hcp ، وفي كل ذرة يحيط بها اثني عشر جارًا.

هنا ، تكون المسافات (المساحات الفارغة) أكبر منها في حالة hcp ، لذلك يمكن أن تحتوي هذه المعادن في هذه الجزيئات والذرات الصغيرة (مثل الهيدروجين الجزيئي ، H2).

أمثلة

- الألومنيوم (آل).

- نيكل (ني).

- الفضة (حج).

- النحاس (النحاس).

- الذهب (الاتحاد الافريقي).

- الروديوم (Rh).

- إيريديوم (Go).

تركز مكعب على الجسم (مخفية)

من بين الهياكل الثلاثة ، هذا هو الأقل كثافة وصغيرًا ، في الوقت نفسه الذي يعرض تقاطعات الكميات الكبيرة.

لذلك ، فإنه يستوعب بسهولة أكثر جزيئات صغيرة وذرات. وبالمثل ، في هذا المكعب ، يحيط بكل ذرة ثمانية جيران.

أمثلة

- الفاناديوم (الخامس).

- نيوبيوم (ملحوظة).

- كروم.

- المعادن القلوية.

- التنغستن (W).

بالإضافة إلى ذلك ، هناك هياكل أخرى ، مثل الهياكل المكعبة البسيطة وغيرها من الهياكل المعقدة التي تتكون من صفائف أقل كثافة أو مشوهة من الثلاثة الأولى. ومع ذلك ، فإن الهياكل البلورية المذكورة أعلاه تنطبق فقط على المعادن النقية.

في ظل ظروف الشوائب العالية والضغط ودرجة الحرارة ، يتم تشويه هذه الترتيبات ، وعندما تكون مكونات سبيكة ، فإنها تتفاعل مع المعادن الأخرى لإنشاء هياكل معدنية جديدة.

في الواقع ، فإن المعرفة الدقيقة لهذه الترتيبات ومعالجتها تسمحان بتصميم وتصنيع السبائك ذات الخصائص المادية المرغوبة لغرض محدد..

نوع

بشكل عام ، يمكن تصنيف المعادن غير الحديدية إلى ثلاثة أنواع: ثقيلة (رصاص) ، خفيف (نحاس وألومنيوم) ، خفيفة (مغنيسيوم). في المقابل ، يتم تقسيم هذه الفئات إلى فئتين فرعيتين: تلك التي تحتوي على نقاط انصهار متوسطة وتلك التي تحتوي على نقاط انصهار عالية.

تتوافق الأنواع الأخرى من المعادن غير الحديدية مع المعادن النبيلة (أو الثمينة). ومن الأمثلة على ذلك المعادن ذات هياكل ccp (باستثناء الألومنيوم والنيكل وغيرها).

وبالمثل ، تعتبر المعادن الأرضية النادرة من المعادن غير الحديدية (السيريوم ، الساماريوم ، سكانديوم ، الإيتريوم ، الثوليوم ، الجادولينيوم ، إلخ). أخيرًا ، تعد المعادن المشعة أيضًا من المعادن غير الحديدية (البولونيوم ، البلوتونيوم ، الراديوم ، الفرنسيوم ، الأستاتين ، الرادون ، إلخ.). 

الخصائص والخصائص

على الرغم من أن خصائص وخصائص المعادن تختلف في حالاتها النقية وفي السبائك ، فإنها تقدم عموميات تميزها عن المعادن الحديدية:

- إنها موصلات كهربائية وحرارية ممتازة ومرنة.

- هم أقل تأثرا بالمعالجات الحرارية.

- لديهم مقاومة أكبر ضد الأكسدة والتآكل.

- أنها لا تقدم الكثير من المعلمات ، مما يسمح لهم بأن يكونوا مواد تستخدم للتطبيقات الإلكترونية.

- عمليات التصنيع الخاصة بها أسهل ، بما في ذلك الصب واللحام والتزوير والدرفلة.

- لديهم ألوان أكثر جاذبية ، لذلك يجدون الاستخدامات كعناصر الزينة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي أقل كثافة.

بعض عيوبه مقارنة بالمعادن الحديدية: مقاومة منخفضة ، ارتفاع التكاليف ، انخفاض الطلب ، وفرة معدنية أقل.

أمثلة

في صناعة المعادن هناك العديد من الخيارات في صناعة المعادن والسبائك غير الحديدية. الأكثر شيوعا هي: النحاس والألومنيوم والزنك والمغنيسيوم والتيتانيوم والسبائك الفائقة القائمة على النيكل.

نحاس

لقد تم استخدام النحاس في مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب خصائصه المفيدة ، مثل الموصلية الحرارية والكهربائية العالية.

إنه مقاوم ومرن وطويل ، وبالتالي يمكن الحصول عليه من هذه التصميمات العملية العديدة: من الأنابيب إلى الجرار والعملات المعدنية. كما تم استخدامه في تعزيز عارضة القوارب ، ويجد الكثير من الاستخدام في الصناعة الكهربائية.

على الرغم من أنها ناعمة جدًا في حالتها النقية ، إلا أن سبائكها (بين هذه النحاس والبرونز) أكثر مقاومة وتحميها طبقات من النحاس.2يا (أكسيد المحمر).

الألومنيوم

إنه معدن يعتبر خفيفًا بسبب كثافته المنخفضة ؛ لديها الموصلية الحرارية والكهربائية العالية ، ومقاومة للتآكل بفضل طلاء Al2O3 الذي يحمي سطحه.

نظرًا لخصائصه ، يعد هذا المعدن مثاليًا خصوصًا في صناعة الطيران ، في صناعة السيارات والتشييد ، وغيرها.

الزنك والمغنيسيوم

وتستخدم سبائك الزنك (مثل KAYEM ، مع 4 ٪ الألومنيوم و 3 ٪ النحاس من الكتلة) لتصنيع المسبوكات المعقدة. الغرض منه هو لأعمال البناء والهندسة.

في حالة المغنيسيوم ، فإن خلائطها لها تطبيقات في الهندسة المعمارية ، فضلاً عن أماكن إيواء الدراجات الهوائية ، وأعمدة التوصيل الجسرية والهياكل الملحومة..

إنه يستخدم أيضًا في صناعة الطيران ، وفي الآلات عالية السرعة وفي معدات النقل.

التيتانيوم

التيتانيوم أشكال سبائك خفيفة قليلا. إنها فائقة المقاومة ومحمية من التآكل بطبقة من TiO2. استخراجها باهظ الثمن وله هيكل بلوري مخفي فوق 882 درجة مئوية.

بالإضافة إلى ذلك ، إنه متوافق حيوياً ، وهذا هو السبب في أنه يمكن استخدامه كمواد للزرع والغرسات الطبية. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد التيتانيوم وسبائكه في الآلات والبحرية والمكونات النفاثة والمفاعلات الكيميائية.

السبائك الفائقة

السبائك الفائقة هي أطوار صلبة شديدة المقاومة تتكون من النيكل (كمعدن أساسي) أو الكوبالت.

إنها تستخدم دوارات في التوربينات ومحركات الطائرات ، وفي مواد للمفاعلات التي تصمد أمام التفاعلات الكيميائية العدوانية وفي معدات المبادلات الحرارية.

مراجع

  1. Kateřina Skotnicová ، مونيكا لوسرتوفا ، ميروسلاف كورسا. (2015). نظرية إنتاج المعادن غير الحديدية والسبائك. جامعة اوسترافا التقنية.
  2. د. أرجون السبائك اللاحديدية. تم الاسترجاع في 21 أبريل 2018 ، من: users.fs.cvut.cz
  3. أضنة العلوم والتكنولوجيا. المعادن غير الحديدية. تم الاسترجاع في 21 أبريل 2018 ، من: web.adanabtu.edu.tr
  4. Sánchez M. Vergara E.، Campos I. Silva E. (2010). تكنولوجيا المواد. افتتاحية Trillas S.A. (الطبعة الأولى ، المكسيك). ص 282-297.
  5. المواد الحديدية والمعادن غير الحديدية والسبائك. [PDF]. تم الاسترجاع في 21 أبريل 2018 ، من: ikbooks.com
  6. الفرق بين المعادن الحديدية وغير الحديدية. (23 سبتمبر 2015). تم الاسترجاع في 21 أبريل 2018 ، من: metalupermarkets.com
  7. Wonderopolis. (2018). لماذا هو تمثال الحرية الخضراء؟ تم الاسترجاع في 21 أبريل 2018 من: wonderopolis.org
  8. مويسيس هينوجوسا. (31 مايو 2014). التركيب البلوري للمعادن. تم الاسترجاع في 21 أبريل 2018 من: researchgate.net
  9. توني هيسجيت. (18 مارس 2009). تجهيزات النحاس. [الشكل]. تم الاسترجاع في 22 أبريل 2018 ، من: flickr.com
  10. براندون باوناخ. (22 فبراير 2007). ستة حزمة ورقة الوزن. تم الاسترجاع في 22 أبريل 2018 ، من: flickr.com