آلیاژسازی

آلیاژسازی چیست؟

آلیاژسازی فرآیندی است که در آن فلزات مذاب را با یکدیگر مخلوط می‌کنند سپس در داخل قالب می‌ریزند و اجازه می‌دهند تا مواد سرد شود. به طور کلی در این عملیات، عنصر اصلی در ابتدا ذوب می‌شود سپس بقیه مواد به آن اضافه می‌شود و کلیه مواد با یکدیگر به طور کامل ترکیب می‌شوند.

یک مشکل بزرگی که در فرآیند آلیاژسازی وجود دارد این است که فلزات مختلف نقاط ذوب مختلفی هم دارند مثلا نقطه ذوب مس 1.083 درجه سانتیگراد است درحالی که روی در 419 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود و در 907 درجه سانتیگراد به جوش می‌رسد. بنابراین در ساختن برنج، اگر ما فقط قطعات مس و روی را در کوره قرار دهیم و آنها را در دمای بالای1.083 درجه سانتیگراد گرم کنیم، هر دو فلزات قطعا ذوب خواهند شد. اما در آن دمای بالا روی بخار شده و بخارش در هوا اکسید می‌شود. در این مورد، روشی که مورد استفاده قرار می‌گیرد این است که اول فلزی که نقطه ذوب بالاتری دارد ذوب می‌شود. در اینجا فلزی که نقطه ذوب بالاتری دارد مس است پس در ابتدا مس ذوب می‌شود و بعد از آن روی که به حالت جامد است به آن اضافه می‌شود و به سرعت در مس مایع حل می‌شود. به علاوه، برای ساخت برنج، از دست دادن مقداری از روی اجتناب ناپذیر است به همین علت در اندازه‌گیری فلزات قبل از آلیاژ کردن یک مقدار اضافی روی باید در نظر گرفته و اضافه شود.

گاهی ساخت آلیاژها بسیار پیچیده می‌شود مخصوصا زمانی که حجم فلزی که نقطه ذوب بالایی دارد به نسبت کمتر است. برای مثال، یک آلیاژ سبک دارای ۹۲ درصد آلومینیوم (با نقطه ذوب ۶۶۰ درجه با ۸ درصد مس (با نقطه ذوب 1.083 C) است. برای تولید این آلیاژ، ذوب کردن چند پوند(کیلو) مس و اضافه کردن حدود دوازده برابر آن آلومینیوم امکان پذیر نخواهد بود. فلز باید تا حد زیادی گرم شود که حجم زیادی از آلومینیوم برای حل کردن این گازها جذب شود، که در نهایت منجر به ناپایداری می‌شود. در این مورد نیز همانند موارد دیگر، آلیاژ سازی در دو مرحله انجام می‌گیرد. به این صورت که ابتدا یک "آلیاژ سخت" به عنوان میانجی ساخته می‌شود که حاوی 50% مس و 50% آلومینیوم است و نقطه ذوب آن به طور قابل توجهی کم‌تر از مس و کم‌تر از آلومینیوم است. سپس آلومینیوم ذوب می‌شود و مقدار درست آلیاژ سخت اضافه می‌شود.

هدف از ساخت آلیاژ چیست؟

هدف از آلیاژ سازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و… ا‌ست. فلزات خالص معمولا برای استفاده های عملی مناسب نیستند. برخی از خواص فلزات مانند دوام، سختی و… را می توان با اضافه کردن یک یا چند فلز دیگر به آن و تولید آلیاژ، بهبود بخشید. به طور کلی آلیاژ ها بسیار مفیدتر از مواد اولیه تشکیل دهنده شان هستند. به طور مثال آلومینیوم خالص یک فلز سبک با مقاومت نه چندان بالایی می باشد، اما با افزودن مس و منیزیم به آن و تولید یک آلیاژ جدید از این 3  ماده، آلیاژی با استحکام به مراتب بالاتر از تک تک فلزات قبل به وجود می آید. آلیاژ های آلومینیوم به دلیل وزن پایین و استحکام بالایشان، در صنایع هواپیما سازی، فضاپیما و موشک سازی و همچنین ساخت وسایل نقلیه کاربرد های فراوانی را دارا می باشند. برنج آلیاژی است که از مخلوط مس و روی مذاب و برنز آلیاژی است که از مخلوط مس و قلع مذاب بدست می آید.

  انواع آلیاژ

آلیاژ ها را با توجه به فلز استفاده شده در آن به دو دسته آلیاژ های آهنی و آلیاژ های غیر آهنی تقسیم بندی می کنند:

آلیاژ های آهنی
آلیاژ های آهنی آلیاژ هایی هستند که فلز پایه در آن ها آهن می باشد که فولاد از مهم ترین و معروف ترین نوع آلیاژ های فلزی است.

آلیاژ های غیر آهنی
آلیاژ های غیرآهنی آلیاژ هایی هستند که فلز پایه در آنها فلزی غیر از آهن بوده مانند مفرغ، برنج و… . امروزه بیشتر فلزات مورد استفاده ما به صورت آلیاژ می باشند و به ندرت اتفاق می افتد که از فلزات به صورت خالص در مواد مصرفی استفاده شود. حتی فلزات گرانبهایی مانند طلا و نقره را نیز به صورت آلیاژ درآورده و مورد استفاده قرار می دهند. اضافه کردن فلزات ارزان قیمت به طلا و نقره نه تنها از ارزش آنها نمی کاهد، بلکه ویژگی های بهتری از جمله مقاومت در برابر سایش به آنها اضافه می کند.

آلیاژ مس و روی (برنج)

برنج ها آلیاژ های مس و روی می باشند که براساس تغییرات ترکیبی ورنگ ظاهری به برنج زرد، برنج قرمز، برنج سرب، برنج سیلیسیم، برنج قلع و برنج های نیکلی(ور شو) تقسیم بندی می شوند.