مخلوط متجانس من الفلزات الصلبة

مخلوط متجانس من الفلزات الصلبة

السبائك .

تعد السبائك عبارة عن مخلوط متجانس من الفلزات الصلبة، وعادة ما يتم إنتاج السبائك عن طريق إذابة وخلط جميع مكوناتها لتتحد مع بعضها مكونة السبيكة، وقد تم اكتشاف السبيكة في العصور القديمة جدًا مثل سبائك النحاس والبرونز، ولكن في وقتنا الحاضر تعد سبائك الفولاذ أكثر أهمية.

وتحتوي سبائك الفولاذ على كميات كبيرة من العناصر غير الحديد والكربون، كما تعد عناصر السبائك الرئيسية للصلب هي الكروم والنيكل والمنجنيز و الموليبدينوم والسيليكون والبورون، وتتميز سبائك الفولاذ بالصلابة والمتانة ومقاومتها للتآكل، وتستخدم السبائك اللاحديدية مثل سبائك النحاس والنيكل والبرونز والألومنيوم بشكل كبير في العملات المعدنية .


هناك سبائك قابلة للانصهار، وهي تلك السبائك التي تتكون من معادن ذات نقاط انصهار مختلفة مثل القصدير والبزموت والرصاص، حيث تستخدم السبائك القابلة للانصهار في أغراض لحام رشاشات الأمان التي ترش الماء تلقائيًا عندما تذوب حرارة النار السبيكة، وفي الصمامات التي تستخدم لقطع الدائرة الكهربية عند زيادة التيار الكهربائي.

يتم تصنيع العديد من السبائك القابلة للانصهار بحيث تذوب عند 90-100 درجة مئوية، على سبيل المثال، سبيل دارسيت تذوب عند 98 درجة مئوية عن طريق استبدال نصف القصدير في سبيكة دارسيت بالكادميوم. [1]

ما هي السبيكة

تجمع السبيكة المعدنية بين أكثر من فلز أو ربما تمزج معدنًا مع عناصر أخرى غير فلزية .

ويجب أن تكون المجموعة جزءًا من محلول صلب أو مركب أو خليط مع معدن آخر أو لا فلز، حتى يمكن اعتباره سبيكة، وتعد الطريقة الأكثر شيوعًا لدمج المعادن في سبيكة هي صهرها وخلطها معًا، ثم السماح لها بالتصلب والتبريد مرة أخرى في درجة حرارة الغرفة.

وتحتوي السبائك المعدنية على خواص ميكانيكية أو كيميائية محسنة، كما يمكن إضافة عناصر السبائك إلى المعدن لزيادة عدد الخصائص بما في ذلك الصلابة والقوة ومقاومة التآكل، ويعد الفولاذ الطري منخفض الكربون هو المادة الأكثر استخدامًا في تصنيع المعادن، وهناك مجموعة متنوعة من عناصر السبائك مثل الكروم الذي يستخدم بشكل كبير في السبائك، نظرًا لمقاومته العالية للتآكل إضافة إلى أنه يزيد السبيكة قوة وصلابةً.

عناصر السبائك الشائعة

• الكروم.
• النيكل.
• النحاس.
• المنغنيز.
• التنغستن.
• الرصاص.
• الكربون.

الكروم: وهو معدن يستخدم بشكل متكرر لمساعدة السبيكة على مقاومة التآكل، كما أنه يجعل السبيكة أكثر صلابة.

النيكل: وهو معدن يضاف غالبًا إلى المواد لزيادة متانتها، كما يحتوي الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ على إضافات عالية من النيكل والذي يعمل أيضًا كمحفز للأوستنيت.

النحاس: وهو معدن يستخدم في صناعة المواد مثل الألمنيوم، التي يمكن تحويلها للمادة الصلبة بالترسيب، في الفولاذ يمكن للنحاس أن يزيد مقاومة التآكل، ولكن يمكن أن يقلل من مقاومة الألومنيوم للتآكل.

المنغنيز: هو معدن مخلوط، يستخدم عادة في السبائك لزيادة قوتها ، لا يتأثر المنغنيز بمفرده كعنصر في صناعة السبائك كثيرًا بالمعالجة الحرارية مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات درجات الحرارة المرتفعة.

التنغستن: وهو عنصر معدني يستخدم في صناعة السبائك لتحسين مقاومة التآكل خاصة في درجات الحرارة المرتفعة وزيادة قوتها وصلابتها.

الرصاص: عنصر معدني يستخدم في صناعة السبائك لتحسين القدرة على التصنيع.

السيليكون: هو عنصر صناعة السبائك اللافلزية، وغالبًا ما يستخدم كمزيل للأكسدة في المعادن، كما أنه يزيد السبائك قوة ويقلل من درجة انصهارها.

الكربون: عنصر غير معدني يستخدم في صناعة السبائك، وهو هام جدًا لتصنيع الفولاذ، وغالبًا ما يتم إضافة الكربون في سبائك الصلب والحديد الزهر لزيادة القوة والصلابة. [2]

من أشكال المخاليط الصلبة

• الأحجار الكريمة.
• الخرسانة.
• السبائك.

الخرسانة: عبارة عن خليط من الجير والماء والرمل والأسمنت وبعض الصخور، فعندما تُخلط كل هذه المكونات معًا يتصلب الأسمنت مكونًا خليطًا صلبًا، على الرغم من أن تصلب الأسمنت يمكن اعتباره تفاعلًا كيميائيًا، إلا أن الخليط الفعلي يتماسك مغًا بقوة فيزيائية، ولا تزال كل تلك المكونات غير مرتبطة كيميائيًا.

السبائك: وهي عبارة عن مخاليط متجانسة من نوعين أو أكثر من المعادن، على سبيل المثال يكون النحاس عبارة عن خليط من 70% من مادة النحاس النقي و30% من مادة الزنك، وكذلك سبيكة البرونز تتكون من 90% من النحاس و10% من القصدير، وتكون من خصائص السبائك هي إذابة معدن بمعدن آخر اتحسين خصائصه، وهذا يشبه تمامًا إذابة الملح في الماء، ولهذا السبب تعتبر السبائك خليطًا وليس مركبًا.

الأحجار الكريمة: تعد الأحجار الكريمة مثال على المخاليط الصلبة، ومثال ذلك الجمشت والتوباز والأوبال والعقيق، حيث أن هذه الأحجار عبارة عن مزيج من ثاني أكسيد السيليكون وأنواع أخرى مختلفة من المعادن. [3]

ما هو المخلوط المتجانس وغير المتجانس

المخلوط المتجانس: هو نوع من أنواع المخاليط التي يتم فيها خلط مكوناتها بشكل موحد في جميع أنحاء الخليط، ويتم توزيع الجسيمات بشكل موحد، ولا يمكننا الحكم على خليط متجانس بمجرد رؤيته، ومثال المخاليط المتجانسة هو خليط من مياه الأمطار والخل، أو خليط من الكحول والماء.
المخلوط غير المتجانس: وهو المخلوط الذي يتم فيه خلط كل مكوناته ويمكن رؤية تلك الجسيمات أسفل المجهر، كما يمكننا رؤية أكثر من مرحلة من مراحله بالعين المجردة، وفي هذا النوع من المخاليط يتم توزيع الجسيمات بشكل غير متجانس، ويمكن الحكم على المخلوط غير المتجانس بمجرد رؤيته، مثال ذلك مياه البحر، وكذلك خليط كلوريد الصوديوم والرمل