Structura metalelor neferoase, tipuri, caracteristici

metale neferoase toți aceștia sunt cei care nu au sau au cantități neglijabile de fier. Acestea, în diferite proporții de masă, sunt utilizate pentru crearea de aliaje care prezintă proprietăți fizice mai bune decât metalele individuale.

Astfel, structurile sale cristaline și interacțiunile metalice sunt piatra de temelie a aplicațiilor aliajelor neferoase. Cu toate acestea, aceste metale pure găsesc mai puține utilizări deoarece sunt foarte sensibile și reactive. Din acest motiv, ele funcționează mai bine ca bază și aditiv pentru aliaje.

Bronzul este un aliaj neferos; Se compune în principal dintr-un amestec de aur de cupru și staniu (statuie în imaginea de mai sus). Cuprul aliajului este oxidat și formează CuO, un compus care își înnegrește suprafața aurie. În medii umede, CuO hidratează și absoarbe dioxidul de carbon și sărurile pentru a forma compuși verzi-verzi.

De exemplu, Statuia Libertății este acoperită cu straturi de carbonați de cupru (CuCO₃) cunoscut sub numele de patina. În general, toate metalele sunt oxidate. În funcție de stabilitatea oxizilor lor, ele protejează într-o măsură mai mare sau mai mică aliajele împotriva coroziunii și a factorilor externi.

index

• 1 Structura
  • 1.1 Compactă hexagonală (hcp)
  • 1.2 Compact cub (ccp)
  • 1.3 Cubic centrat pe corp (bcc)
• 2 tipuri
• 3 Caracteristici și proprietăți
• 4 Exemple
  • 4.1 Cupru
  • 4.2 Aluminiu
  • 4.3 Zinc și magneziu
  • 4.4 Titan
  • 4.5 Superalemente
• 5 Referințe

structură

Fierul este doar unul dintre toate metalele în natură, astfel încât structurile și aliajele metalelor neferoase sunt mai diverse.

Cu toate acestea, în condiții normale, majoritatea metalelor au trei structuri cristaline stabilite prin legăturile lor metalice: hexagonale compacte (hcp), compacte cubice (ccp) și centrale cubice în corp (bcc).

Compactă hexagonală (hcp)

În această structură, atomii metalici sunt împachetați sub forma unei prisme hexagonale, profitând astfel de toate spațiile.

Dintre toate structurile, aceasta este cea mai densă, deci poate fi de așteptat ca metalele să fie identice. În acest caz, toți atomii sunt înconjurați de doisprezece vecini.

Exemple

- Titan (Ti).

- Zinc (Zn).

- Magneziu (Mg).

- Cadmiu (Cd).

- Cobalt (Co).

- Rutenio (Ru).

- Osmio (Os).

- metale alcalino-pământoase (cu excepția bariului și a frântului).

Compact cub (ccp)

Această structură cristalină este mai puțin densă decât hcp, iar în acest atom este înconjurat de 12 vecini.

Aici, interstițiile (spațiile goale) sunt mai mari decât în ​​cazul hcp, astfel încât aceste metale pot conține în aceste molecule și atomi mici (cum ar fi hidrogenul molecular, H₂).

Exemple

- Aluminiu (Al).

- Nichel (Ni).

- Argint (Ag).

- Cupru (Cu).

- Aur (Au).

- Rhodiu (Rh).

- Iridium (Go).

Cubic centrat pe corp (bcc)

Dintre cele trei structuri, aceasta este cea mai puțin densă și compactă, fiind în același timp cea care prezintă interstițiile unor volume mai mari.

Prin urmare, se adaptează mai ușor moleculele mici și atomii. De asemenea, în acest cub fiecare atom este înconjurat de opt vecini.

Exemple

- Vanadio (V).

- Niobiu (Nb).

- Crom (Cr).

- Metale alcaline.

- Tungsten (W).

În plus, există și alte structuri, cum ar fi cele simple cubice și altele mai complexe, care constau în aranjamente mai puțin dense sau distorsionate din primele trei. Totuși, structurile cristaline de mai sus se aplică numai metalelor pure.

În condiții de impuritate ridicată, presiune și temperatură, aceste aranjamente sunt distorsionate și, atunci când ele sunt componente ale unui aliaj, ele interacționează cu alte metale pentru a genera noi structuri metalice.

De fapt, cunoașterea exactă și manipularea acestor aranjamente permit proiectarea și elaborarea aliajelor cu proprietăți fizice dorite pentru un anumit scop.

tip

În termeni foarte generali, metalele neferoase pot fi clasificate în trei tipuri: grele (plumb), lumină (cupru și aluminiu) și ultralight (magneziu). La rândul lor, acestea sunt împărțite în două subclase: cele cu puncte de topire medii și cele cu puncte de topire ridicate.

Alte tipuri de metale neferoase corespund metalelor nobile (sau prețioase). Exemple sunt metalele cu structuri ccp (cu excepția aluminiului, nichelului și altele).

De asemenea, metalele pământurilor rare sunt considerate neferoase (ceriu, samariu, scandiu, ytriu, tuliu, gadoliniu, etc.). În cele din urmă, metalele radioactive se consideră, de asemenea, ca neferoase (poloniu, plutoniu, radium, francium, astatină, radon, etc.).

Caracteristici și proprietăți

Deși caracteristicile și proprietățile metalelor variază în stările pure și în aliaje, ele prezintă generalități care le diferențiază de metalele feroase:

- Sunt conductori maleabili și excelenți pentru conductori electrici și termici.

- Sunt mai puțin afectați de tratamentele termice.

- Au o rezistență mai mare împotriva oxidării și coroziunii.

- Nu prezintă atât de mult paramagnetism, ceea ce le permite să fie materiale utilizate pentru aplicații electronice.

- Procesele sale de fabricație sunt mai ușor, inclusiv turnarea, sudarea, forjarea și laminarea.

- Au colorări mai atractive, astfel că se găsesc utilizări ca elemente ornamentale; În plus, ele sunt mai puțin dense.

Unele dintre dezavantajele sale în comparație cu metalele feroase sunt: ​​rezistența scăzută, costurile ridicate, cererile mai mici și abundența mineralogică mai scăzută.

Exemple

În industria metalurgică există multe opțiuni în fabricarea metalelor și a aliajelor neferoase; cele mai frecvente sunt: ​​superaliaje de cupru, aluminiu, zinc, magneziu, titan și nichel.

cupru

Cuprul a fost utilizat pentru o mare varietate de aplicații datorită proprietăților sale avantajoase, cum ar fi conductivitatea termică și electrică ridicată.

Este rezistent, maleabil și ductil, astfel încât pot fi obținute numeroase modele practice: de la țevi la borcane și monede. De asemenea, a fost utilizat în armarea chilei de bărci și se găsește foarte util în industria electrică.

Deși în stare pură este foarte moale, aliajele sale (între aceste alama și bronz) sunt mai rezistente și sunt protejate de straturile de Cu₂O (oxid roșutic).

aluminiu

Este un metal considerat ușor datorită densității scăzute; Are conductivități termice și electrice ridicate și este rezistent la coroziune grație stratului de acoperire Al₂O₃ care îi protejează suprafața.

Având în vedere proprietățile sale, este un metal ideal în special în aeronautică, în industria automobilelor și construcțiilor, printre altele.

Zinc și magneziu

Aliajele de zinc (cum ar fi KAYEM, cu 4% aluminiu și 3% cupru în masă) sunt utilizate pentru fabricarea de piese turnate complexe. Este destinat lucrărilor de construcții și inginerie.

În cazul magneziului, aliajele sale au aplicații în arhitectură, precum și carcase pentru biciclete, parapete de poduri și structuri sudate.

Se găsește, de asemenea, în industria aerospațială, în mașinile de mare viteză și în echipamentele de transport.

titan

Titanul formează aliaje ușor ușoare. Ele sunt super rezistente și sunt protejate de coroziune de un strat de TiO₂. Extracția sa este costisitoare și are o structură cristalină bcc de peste 882 ° C.

În plus, este biocompatibil, astfel încât poate fi folosit ca material pentru proteze și implanturi medicale. În plus, titanul și aliajele sale sunt prezente în mașini, în marină, în componente de jet și în reactoare chimice.

superaliaje

Superaliajele sunt faze solide foarte rezistente, compuse din nichel (ca metal de bază) sau cobalt.

Ele sunt utilizate ca palete în turbine și motoare de aeronave, în materiale pentru reactoare care rezistă reacțiilor chimice agresive și în echipamentele schimbătorului de căldură.

referințe

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Teoria producției de metale și aliaje neferoase. Universitatea Tehnică din Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Aliaje neferoase. Adus pe 21 aprilie 2018 de la: users.fs.cvut.cz
3. Adana Știință și Tehnologie. Metale neferoase. Adus pe 21 aprilie 2018, de la: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Tehnologia materialelor. Editorial Trillas S.A. (Prima ediție, Mexic). P. 282-297.
5. Materiale feroase și metale și aliaje neferoase. [PDF]. Adus pe 21 aprilie 2018, de la: ikbooks.com
6. Diferența dintre metalul feros și cel neferos. (23 septembrie 2015). Adus pe 21 aprilie 2018 de la: metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). De ce este verde statuia libertății? Adus pe 21 aprilie 2018, de la: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 mai 2014). Structura cristalină a metalelor. Adus pe 21 aprilie 2018, de la: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18 martie 2009). Cuplaje din cupru. [Figura]. Adus pe 22 aprilie 2018, de la: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22 februarie 2007). Șase pack-hârtie-greutate. Adus pe 22 aprilie 2018, de la: flickr.com