金属合金の説明
選択した金属合金の特性、組成、および生産
ThoughtCo / Nusha Ashjaee
合金は、1 つの金属と 1 つ以上の金属または非金属元素で構成される金属化合物です。
一般的な合金の例:
プロパティ
個々の純金属は、次のような有用な特性を持っている場合があります。 電気伝導性 、高強度、および硬度、または熱および腐食抵抗。市販の金属合金は、これらの有益な特性を組み合わせて、特定の用途にどの構成要素よりも有用な金属を作成しようとしています。
鋼 たとえば、純粋な鉄よりも強く、軽く、加工しやすい金属を製造するには、炭素と鉄の適切な組み合わせ (約 99% の鉄と 1% の炭素) が必要です。
新しい合金の正確な特性を計算することは困難です。なぜなら、元素は結合して部分の合計になるわけではないからです。それらは、構成部品と特定の製造方法に依存する化学的相互作用によって形成されます。その結果、新しい金属合金の開発には多くのテストが必要です。
溶融温度は、金属を合金化する際の重要な要素です。 このエントリ 、含有する低融点合金 ガリウム 、スズ、およびインジウムは、2.2°F (-19°C) を超える温度で液体です。つまり、その融点は純粋なガリウムよりも 122°F (50°C) 低く、212°F (100°C) 以上低いことを意味します。インジウムとスズ。
Galinstan と Wood's Metal は共晶合金の例で、同じ元素を含む合金の組み合わせの中で最も低い融点を持つ合金です。
構成
何千もの合金組成が定期的に生産されており、毎年新しい組成が開発されています。
受け入れられている標準組成には、構成要素の純度レベル (重量含有量に基づく) が含まれます。一般的な合金の構成、ならびに機械的および物理的特性は、国際標準化機構 (ISO)、SAE インターナショナル、ASTM インターナショナルなどの国際機関によって標準化されています。
製造
一部の金属合金は自然に発生し、工業用グレードの材料に変換するのにほとんど処理を必要としません。例えば、フェロクロムやフェロシリコンなどの合金鉄は、混合鉱石を精錬することによって製造され、さまざまな鋼の製造に使用されます。しかし、金属の合金化が単純なプロセスであると考えるのは間違いです。たとえば、単純に溶かしたものを混ぜる場合 アルミニウム 溶融した リード すると、油と水のように、2 つが層に分離することがわかります。
商業用および取引用の合金は、一般に、より高度な処理を必要とし、ほとんどの場合、制御された環境で溶融金属を混合することによって形成されます。溶融金属を混合したり、金属と非金属を混合したりする手順は、使用する要素の特性によって大きく異なります。
金属元素は熱とガスに対する耐性が大きく異なるため、構成金属の溶融温度、不純物レベル、混合環境、合金化手順などの要因が、合金プロセスを成功させるための中心的な考慮事項です。
のような要素がありながら、 高融点金属 は高温で安定ですが、他のものは環境と相互作用し始め、純度レベルに影響を与え、最終的には合金の品質に影響を与える可能性があります。多くの場合、このような場合、元素を結合させるために中間合金を準備する必要があります。
一例として、95.5% のアルミニウムと 4.5% の銅の合金は、最初に 2 つの元素の 50% の混合物を準備することによって作成されます。この混合物は、純アルミニウムや純銅よりも融点が低く、「硬化剤合金」として機能します。これは、適切な合金混合物を作成する速度で溶融アルミニウムに導入されます。
ソース:ストリート、アーサー。 & Alexander, W. O. 1944. 人間に奉仕する金属 .第 11 版 (1998 年)。