آلیاژ چیست؟
به زبان ساده آلیاژ (Alloy) یا همجوشه یک ماده فلزی است که از ترکیب یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر (فلز یا غیر فلز) به وجود می آید. این عناصر به صورت مایع با هم مخوط میشوند و خواص بیشتری نسبت به فلز خالص دارند. رایج ترین راه برای ترکیب فلزات و تشکیل یک آلیاژ، ذوب کردن آن ها و مخلوط کردن تمام مواد با هم است.
تاریخچه پیدایش آلیاژ
تولید آلیاژ توسط بشر با تولید برنز آغاز شد و از جمله اولین افرادی که آلیاژ را در جهان تولید کردند، بابلی ها بودند که ۶۰۰۰ سال پیش شروع به تصفیه برنز (آلیاژ مس و قلع) کردند. چین همچنین یکی از اولین کشورهای جهان است که موفق به تولید آلیاژها شد.
چرا آلیاژها تولید شدند؟
فلزات خالص دارای خواص فیزیکی و شیمیایی ضعیفی هستند. خواصی مانند نقطه ذوب، نقطه جوش، چگالی، وزن مخصوص، چکشخواری، شکلپذیری، هدایت حرارتی و الکتریکی را میتوان به وسیله آلیاژ با عناصر فلزی یا غیرفلزی دیگر بر حسب نیاز اصلاح و یا افزایش داد. در ادامه برخی از دلایل وجود آلیاژ را مرور میکنیم:
افزایش درجه سختی فلزات: یک آلیاژ سختتر و مقاومتر از اجزای تشکیلدهنده آن است. فلزات خالص عموماً نرم هستند. سختی یک فلز را میتوان با آلیاژ کردن آن با یک فلز یا غیرفلز دیگر افزایش داد.
پایین آوردن نقطه ذوب: فلزات خالص نقطه ذوب بالایی دارند. هنگامی که فلزات خالص با فلزات دیگر یا غیرفلزات آلیاژ شوند، نقطه ذوب آنها کاهش می یابد و به راحتی ذوب خواهند شد. از این خاصیت میتوان برای آلیاژ مفیدی مانند لحیم استفاده کرد.
افزایش استحکام کششی: آلیاژ، میتواند استحکام کششی فلز اصلی را افزایش میدهد.
افزایش مقاومت در برابر خوردگی: آلیاژها نسبت به فلزات خالص در برابر خوردگی مقاومت بیشتری دارند. فلزات به شکل خالص از نظر شیمیایی واکنشپذیر هستند و به راحتی توسط گازهای جوی و رطوبت محیط دچار خوردگی میشوند.
تغییر رنگ: رنگ فلز خالص را میتوان با آلیاژ کردن آن با فلزات یا غیرفلزات حاوی رنگدانههای رنگی مناسب تغییر داد.
آلیاژها چگونه تولید میشوند؟
اکثر آلیاژها با مخلوط کردن فلزات در حالت مذاب تهیه میشوند. سپس مخلوط به دست آمده که به صورت مذاب است را در قالبهای فلزی یا ماسهای میریزند تا به صورت جامد تبدیل گردد. معمولاً ماده اصلی و پایه، اول از همه ذوب میشود سپس بقیه مواد به آن اضافه می گردند. شرط اصلی و اولیه ساخت آلیاژ این است که همه مواد به خوبی ذوب شده باشند و با یکدیگر ترکیب شوند.
انواع آلیاژ
آلیاژها را میتوان به دو دسته فلزی و غیرفلزی تقسیم بندی نمود. از سویی دیگر خود آلیاژ فلزی به دو دسته آهنی (آلیاژهایی که بر پایه آهن هستند) و غیرآهنی (آلیاژهایی که بر پایه فلز آهن نیستند) تقسیم می گردد.
آلیاژ فلزی
آلیاژهای فلزی براساس فلز پایه آنها به دو دسته آهنی و غیرآهنی تقسیم می شوند.
آلیاژ آهنی
آلیاژهای آهنی به آن دسته از آلیاژها گفته میشود که پایه اصلی و اساسی آنها آهن است. این آلیاژها در تولید انواع فولاد و چدن به کار برده میشوند. عناصری که به طور معمول در ساخت آلیاژهای آهنی به کار برده میشوند منگنز، آلومینیوم و سیلسیم هستند.
آلیاژ غیرآهنی
آلیاژهای غیرآهنی، آلیاژهایی هستند که فلز پایه آن ها آهن نیست و به جای آهن از فلزاتی مانند نیکل، کروم، مس، آلومینیوم استفاده میشود. این نوع از آلیاژها به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت و اکسایش در صنایع مختلفی همانند خودروسازی و هوافضا کاربرد بسیاری دارند. از معروفترین آلیاژهای غیرآهنی میتوان برنج و برنز را نام برد که هزاران سال پیش کشف شدند.
آلیاژ غیرفلزی
اصولاً به آن دسته از آلیاژهایی که عناصر غیرفلزی را در خود جای دادهاند، آلیاژهای غیرفلزی گفته میشود. امروزه آلیاژهای غیرفلزی نیز کاربردهای بسیاری دارند. به عنوان مثال سیلیکون یک جز مهم برای بسیاری از آلیاژهای غیرفلزی است.
سیلیکون معمولاً به عنوان یک ترکیب ضدزنگ در آلیاژ به کار برده میشود. همچنین سیلیکون باعث افزایش مقاومت فلزات میشود و میتواند دمای ذوب را هم کاهش دهد. کربن نیز یکی دیگر از عناصر غیرفلزی است که برای ساخت آلیاژها به کار برده می شود.
