المحتوى
تشكل المعادن معظم عناصر الجدول الدوري. في الحالة النقية ، لكل معدن كتلته ونقطة انصهاره وخصائصه الفيزيائية. يؤدي الجمع بين اثنين أو أكثر من هذه المعادن في خليط مع مجموعة جديدة من الخصائص إلى تكوين سبيكة ، وهي تركيبة من المعادن يمكن أن يكون لها خصائص مختلفة بشكل ملحوظ.
التركيب الكيميائي
بحكم التعريف ، تتكون المعادن النقية من عنصر واحد. تحتوي عينات هذه المعادن فقط على ذرات من مادة معدنية واحدة. تحتوي السبائك على عنصرين أو أكثر أو سبائك مدمجة ومدمجة ، لذلك تتكون صيغها الكيميائية من أكثر من عنصر واحد. على سبيل المثال ، يتكون معدن الحديد النقي فقط من ذرات الحديد. يحتوي الفولاذ ، وهو سبيكة من الحديد الكربوني ، بشكل أساسي على ذرات حديد مع ذرات كربون معزولة تعطي القوة. تؤدي إضافة الكروم والموليبدينوم إلى الفولاذ إلى إنتاج سبيكة أخرى: الفولاذ المقاوم للصدأ.
ليونة و ليونة
أحد أسباب قيام الشركات المصنعة بدمج المعادن النقية لتشكيل السبائك هو تغيير الخصائص الفيزيائية للمعادن. يمكن أن تكون المعادن النقية هشة للغاية بحيث لا تتحمل الاستخدام اليومي ، ولكن الجمع بينها يمكن أن يجعلهم أقوى. مثل المعدن النقي ، ينحني الذهب ويمتد بسهولة بحيث يتشوه بسرعة إذا تم صنعه كحلقة وتم ارتداؤه على الإصبع. يجمع صانعو المجوهرات بين الذهب والفضة والنحاس والزنك لتحسين متانة المعدن وصلابته. يساهم الذهب في مقاومة اللون والتآكل ، بينما تقدم المعادن الأخرى قوتها. والنتيجة خاتم من الذهب عيار 14 قيراطًا يمكنه التعامل مع الاستخدام اليومي.
التفاعلية
في حالتها الطبيعية ، تتفاعل بعض المعادن النقية بقوة مع محيطها ، وتتأكسد وتعمل حتى تستقر. يؤدي دمج هذه المعادن مع معادن أخرى أقل تفاعلًا إلى تغيير تفاعلها ، مما يؤدي إلى إطالة العمر الإنتاجي للمعدن. يحمل الفولاذ المقاوم للصدأ هذا الاسم لأنه لا يصدأ بسهولة أو يتآكل كما تفعل أداة الحديد. يعد خلط المعادن طريقة لجعلها أقل تفاعلًا وأكثر ملاءمة لاحتياجات الشركة المصنعة.
معكرونة
تقلل المعادن الخفيفة ، مثل الألومنيوم والتيتانيوم ، من كتلة المعادن النقية التي تتحد معها. تلعب هذه السبائك الأخف دورًا حيويًا في صناعة الطيران ، حيث تسمح للمصنعين بتصميم وبناء آلات أخف وزنًا. يمكن لطائرة مقاتلة أخف أن تحمل وقودًا ومعدات ومدفعية أكثر من تلك الثقيلة. تعمل عجلات الألمنيوم على تقليل الوزن الإجمالي للمركبة ، مما يساعد على تحسين كفاءة استهلاك الوقود وزيادة السرعة على حلبات السباق.
التسامح الحراري ونقطة الانصهار
الجمع بين المعادن يغير تحمله الحراري. نظرًا لأنها تتكون من معادن نقية أو أكثر ، فإن السبائك ليس لها نقطة انصهار ثابتة. بدلاً من ذلك ، يندمجون في درجات حرارة مختلفة. يمكن للبنية الجزيئية للسبائك أن تزيد من درجة الانصهار العامة للمعدن فوق تلك الخاصة بأي من المعادن المكونة له. زيادة نقطة انصهار المعدن لها آثار مهمة على الاستخدامات الصناعية والتجارية. اعتمدت الطائرة SR-71 Blackbird ، وهي واحدة من أكثر طائرات الاستطلاع تقدمًا من الناحية التكنولوجية في ذلك الوقت ، على هيكلها خفيف الوزن من سبائك التيتانيوم لتحمل الضغط الحراري للرحلات الجوية الأسرع من الصوت.