Non-ferro metalen Structuur, typen, kenmerken

de non-ferro metalen het zijn allemaal mensen die geen of te verwaarlozen hoeveelheden ijzer hebben. Deze worden in verschillende gewichtsverhoudingen gebruikt voor het maken van legeringen die betere fysische eigenschappen hebben dan individuele metalen.

Aldus zijn de kristallijne structuren en metaalinteracties de hoeksteen van de toepassingen van non-ferro legeringen. Deze zuivere metalen vinden echter minder toepassingen omdat ze erg gevoelig en reactief zijn. Om deze reden werken ze het best als basis en additief voor legeringen.

Brons is een non-ferro legering; Het bestaat voornamelijk uit een gouden mengsel van koper en tin (beeld in de afbeelding hierboven). Het koper in de legering oxideert en vormt CuO, een verbinding die zijn gouden oppervlak zwart maakt. In vochtige omgevingen hydrateert en absorbeert CuO koolstofdioxide en zouten om blauwgroene verbindingen te vormen.

Het Vrijheidsbeeld is bijvoorbeeld bedekt met lagen kopercarbonaten (CuCO₃) bekend als patina. Over het algemeen zijn alle metalen geoxideerd. Afhankelijk van de stabiliteit van hun oxiden beschermen ze in meerdere of mindere mate de legeringen tegen corrosie en externe factoren.

index

• 1 structuur
  • 1.1 Hexagonaal compact (hcp)
  • 1.2 Compact kubiek (ccp)
  • 1.3 Kubus gecentreerd op het lichaam (bcc)
• 2 soorten
• 3 Karakteristieken en eigenschappen
• 4 voorbeelden
  • 4.1 Koper
  • 4.2 Aluminium
  • 4.3 Zink en magnesium
  • 4.4 Titanium
  • 4.5 Superalementen
• 5 Referenties

structuur

IJzer is slechts een van alle metalen in de natuur, dus de structuren en legeringen van non-ferrometalen zijn diverser.

Onder normale omstandigheden hebben de meeste metalen echter drie kristallijne structuren die worden bepaald door hun metaalbindingen: compacte zeshoekige (hcp), compacte kubieke (ccp) en kubieke gecentreerd in het lichaam (bcc).

Hexagonaal compact (hcp)

In deze structuur zijn de metaalatomen verpakt in de vorm van een zeshoekig prisma, gebruikmakend van alle ruimtes.

Van alle structuren is dit het dichtst, dus het is te verwachten dat op dezelfde manier de metalen die het bezitten. Hierin zijn alle atomen omringd door twaalf buren.

Voorbeelden

- Titanium (Ti).

- Zink (Zn).

- Magnesium (Mg).

- Cadmium (Cd).

- Cobalt (Co).

- Ruthenium (Ru).

- Osmio (Os).

- Aardalkalimetalen (met uitzondering van barium en francium).

Compact kubiek (ccp)

Deze kristallijne structuur is minder dicht dan de hcp en hierin is elk atoom omringd door twaalf buren.

Hier zijn de tussenruimten (lege ruimten) groter dan in het geval van hcp, dus deze metalen kunnen in deze moleculen en kleine atomen bevatten (zoals moleculaire waterstof, H₂).

Voorbeelden

- Aluminium (Al).

- Nikkel (Ni).

- Zilver (Ag).

- Koper (Cu).

- Goud (Au).

- Rhodium (Rh).

- Iridium (Go).

Kubiek gecentreerd op het lichaam (bcc)

Van de drie structuren is dit het minst dicht en compact, terwijl het tegelijkertijd de tussenruimten van hogere volumes voorstelt.

Daarom is het gemakkelijker geschikt voor kleine moleculen en atomen. Evenzo is in deze kubus elk atoom omringd door acht buren.

Voorbeelden

- Vanadium (V).

- Niobium (Nb).

- Chrome (Cr).

- Alkalimetalen.

- Tungsten (W).

Daarnaast zijn er andere structuren, zoals de eenvoudige kubieke en andere meer complexe structuren die bestaan ​​uit minder dichte of vervormde reeksen van de eerste drie. De bovenstaande kristallijne structuren zijn echter alleen van toepassing op zuivere metalen.

Onder omstandigheden van hoge onzuiverheid, druk en temperatuur, zijn deze opstellingen vervormd en, wanneer zij componenten van een legering zijn, interageren zij met andere metalen om nieuwe metaalstructuren te genereren..

In feite staat de exacte kennis en manipulatie van deze voorzieningen het ontwerp en de uitwerking van legeringen met gewenste fysische eigenschappen voor een specifiek doel toe.

type

In zeer algemene termen kunnen non-ferrometalen worden ingedeeld in drie soorten: zwaar (lood), licht (koper en aluminium) en ultralicht (magnesium). Deze zijn op hun beurt onderverdeeld in twee subklassen: die met gemiddelde smeltpunten en die met hoge smeltpunten.

Andere soorten non-ferrometalen komen overeen met edele (of kostbare) metalen. Voorbeelden hiervan zijn metalen met ccp-structuren (met uitzondering van aluminium, nikkel en andere).

Evenzo worden zeldzame aardmetalen beschouwd als non-ferro (cerium, samarium, scandium, yttrium, thulium, gadolinium, enz.). Ten slotte tellen radioactieve metalen ook mee als non-ferro (polonium, plutonium, radium, frank, astatine, radon, enz.). 

Kenmerken en eigenschappen

Hoewel de eigenschappen en eigenschappen van metalen variëren in hun zuivere toestand en in legeringen, vertonen ze algemeenheden die ze onderscheiden van ferrometalen:

- Het zijn kneedbare en uitstekende elektrische en thermische geleiders.

- Ze worden minder beïnvloed door warmtebehandelingen.

- Ze hebben een grotere weerstand tegen oxidatie en corrosie.

- Ze presenteren niet zoveel paramagnetisme, waardoor ze als materiaal voor elektronische toepassingen kunnen worden gebruikt.

- De productieprocessen zijn eenvoudiger, waaronder gieten, lassen, smeden en rollen.

- Ze hebben aantrekkelijkere kleurnuances, dus ze vinden gebruik als decoratieve elementen; Bovendien zijn ze minder compact.

Een aantal van de nadelen ervan in vergelijking met ferrometalen zijn: lage weerstand, hoge kosten, lagere eisen en lagere mineralogische overvloed.

Voorbeelden

In de metallurgische industrie zijn er veel opties in de productie van metalen en non-ferro legeringen; De meest voorkomende zijn: superlegeringen op basis van koper, aluminium, zink, magnesium, titanium en nikkel.

koperen

Koper is voor een groot aantal toepassingen gebruikt vanwege zijn voordelige eigenschappen, zoals de hoge thermische en elektrische geleidbaarheid.

Het is resistent, kneedbaar en taai, dus het kan worden verkregen uit deze vele praktische ontwerpen: van pijpen tot potten en munten. Het is ook gebruikt in de versterking van de kiel van boten, en vindt veel gebruik in de elektrische industrie.

Hoewel het in zijn pure staat erg zacht is, zijn zijn legeringen (tussen deze messing en brons) meer resistent en worden ze beschermd door lagen Cu₂O (roodachtig oxide).

aluminium

Het is een metaal dat vanwege zijn lage dichtheid als licht wordt beschouwd; Het heeft hoge thermische en elektrische geleidbaarheden en is bestand tegen corrosie dankzij de Al-coating₂O₃ die het oppervlak beschermt.

Gezien zijn eigenschappen is het een ideaal metaal, met name in de luchtvaart, in de automobiel- en constructie-industrie, onder andere.

Zink en magnesium

Zinklegeringen (zoals KAYEM, met 4% aluminium en 3% koper in massa) worden gebruikt voor de vervaardiging van complexe gietstukken. Het is bedoeld voor constructie- en constructiewerken.

In het geval van magnesium hebben de legeringen ervan toepassingen in de architectuur, evenals fietsbehuizingen, brugleuningen en gelaste constructies..

Het wordt ook gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie, in hogesnelheidsmachines en in transportapparatuur.

titanium

Titanium vormt enigszins lichte legeringen. Ze zijn superresistent en worden beschermd tegen corrosie door een laag TiO₂. De extractie is duur en heeft een kristalstructuur bcc boven 882 ° C.

Bovendien is het biocompatibel en daarom kan het worden gebruikt als materiaal voor medische implantaten en implantaten. Bovendien zijn titanium en zijn legeringen aanwezig in machines, marine, jetcomponenten en chemische reactoren.

superlegeringen

Superlegeringen zijn zeer resistente vaste fasen die bestaan ​​uit nikkel (als basismetaal) of kobalt.

Ze worden gebruikt als schoepen in turbines en vliegtuigmotoren, in materialen voor reactoren die bestand zijn tegen agressieve chemische reacties en in warmtewisselaarapparatuur..

referenties

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Theorie van de productie van non-ferro metalen en legeringen. Technische Universiteit van Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Non-ferro-legeringen. Opgehaald op 21 april 2018, van: users.fs.cvut.cz
3. Adana Science and Technology. Non-ferrometalen. Opgehaald op 21 april 2018, van: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Technologie van materialen. Editorial Trillas S.A. (1e editie, Mexico). Pg 282-297.
5. Ferromaterialen en non-ferrometalen en -legeringen. [PDF]. Opgehaald op 21 april 2018, vanaf: ikbooks.com
6. Het verschil tussen ferro en non-ferro metaal. (23 september 2015). Opgehaald op 21 april 2018, vanaf: metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Waarom is het Vrijheidsbeeld groen? Opgehaald op 21 april 2018, van: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 mei 2014). De kristallijne structuur van metalen. Opgehaald op 21 april 2018, uit: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18 maart 2009). Koperen fittingen. [Afbeelding]. Opgehaald op 22 april 2018, vanaf: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22 februari 2007). six-pack-presse-papier. Opgehaald op 22 april 2018, vanaf: flickr.com