ما هي الاختلافات بين السبيكة والمعدن النقي؟

تشكل المعادن غالبية الجدول الدوري للعناصر. لكل معدن ، في حالته النقية ، كتلته المميزة ونقطة انصهاره وخصائصه الفيزيائية. يؤدي خلط اثنين أو أكثر من هذه المعادن في مزيج مع مجموعة جديدة من الخصائص إلى تكوين سبيكة ، وهي معدن مركب يمكن أن يكون له خصائص مختلفة بشكل لافت للنظر.

بحكم التعريف ، تتكون المعادن النقية من عنصر واحد. عينات من هذه المعادن لا تحتوي إلا على ذرات من مادة معدنية واحدة. تحتوي السبائك على عنصرين أو أكثر أو سبائك مصهورة ومختلطة معًا ، لذلك تتكون صيغها الكيميائية من أكثر من عنصر واحد. على سبيل المثال ، يتكون الحديد المعدني النقي فقط من ذرات الحديد. يحتوي الفولاذ ، وهو سبيكة من الحديد والكربون ، في الغالب على ذرات حديد مع ذرات معزولة من الكربون والتي تمنحه القوة. تؤدي إضافة الكروم أو الموليبدينوم إلى الفولاذ إلى إنتاج سبيكة أخرى: الفولاذ المقاوم للصدأ.

أحد الأسباب التي تجعل الشركات المصنعة تجمع بين المعادن النقية لتكوين سبائك هو تغيير الخصائص الفيزيائية للمعادن. قد تكون المعادن النقية طرية جدًا بحيث لا تتحمل الاستخدام المنتظم ، لكن خلطها يجعلها أكثر صرامة. بصفته معدنًا نقيًا ، ينحني الذهب ويتمدد بسهولة شديدة لدرجة أنه سينسحب بسرعة من شكله إذا تم تشكيله في حلقة وارتداؤه على الإصبع. يخلط مصنعو المجوهرات الذهب الخالص بالفضة أو النحاس أو الزنك لتحسين متانة المعدن وصلابته. يساهم الذهب بلونه ومقاومته للتآكل. تساهم المعادن الأخرى في قوتها. والنتيجة خاتم من الذهب عيار 14 قيراطًا يتحمل الاستخدام اليومي.

في حالتها الأولية الطبيعية ، تتفاعل بعض المعادن النقية بقوة مع محيطها ، وتتأكسد وتتآكل حتى تصبح غير صالحة للاستعمال. يؤدي مزج هذه المعادن مع معادن أقل تفاعلًا إلى تغيير تفاعلها ، مما يؤدي إلى إطالة عمر العنصر المخلوط. يأخذ الفولاذ المقاوم للصدأ اسمه من حقيقة أنه لا يصدأ بسهولة أو حفر كما تفعل أداة الحديد النقي. تعد صناعة السبائك من الوسائل لجعلها أقل تفاعلًا وأكثر ملاءمة لاحتياجات الشركة المصنعة.

تقلل المعادن الخفيفة مثل الألمنيوم والتيتانيوم من كتلة المعادن النقية التي تُسبك بها. تلعب هذه السبائك الأخف دورًا حيويًا في صناعة الطيران ، حيث تسمح للمصنعين بتصميم وبناء مركبات أخف وزنًا. يمكن للمقاتلة النفاثة أن تحتوي على وقود ومعدات وذخائر أكثر من الطائرات الثقيلة. تعمل عجلات الألمنيوم على تخفيف الوزن الإجمالي للمركبة ، مما يساهم في زيادة المسافة المقطوعة بالميل للوقود وزيادة السرعة على مضمار السباق.

معادن السبائك تغير تحملها الحراري. نظرًا لأنها تتكون من اثنين أو أكثر من المعادن النقية ، فإن السبائك ليس لها نقطة انصهار واحدة ، ولكن بدلاً من ذلك تذوب في نطاق درجات حرارة. يمكن لبنيتها الجزيئية أن ترفع نطاق الانصهار الكلي للمعدن فوق نطاق أي من المعادن المكونة له. رفع مدى انصهار المعدن له آثار مهمة على الاستخدام الصناعي والتجاري. SR-71 Blackbird ، واحدة من أكثر طائرات الاستطلاع تقدمًا من الناحية التكنولوجية في ذلك الوقت ، تعتمد على هيكلها خفيف الوزن من سبائك التيتانيوم لتحمل الضغط الحراري الذي يفوق سرعة الصوت الرحلات الجوية.