Какви са разликите между сплавта и чистия метал?

Металите съставляват по-голямата част от периодичната система от елементи. В чисто състояние всеки метал има своя характерна маса, точка на топене и физични свойства. Смесването на два или повече от тези метали в смес с нов набор от свойства образува сплав, композитен метал, който може да има поразително различни характеристики.

По дефиниция чистите метали се състоят от един елемент. Пробите от тези метали не съдържат нищо друго освен атоми на едно метално вещество. Сплавите съдържат два или повече елемента или сплави, стопени и смесени заедно, така че техните химически формули се състоят от повече от един елемент. Например, чистото метално желязо се състои само от железни атоми. Стоманата, сплав от желязо и въглерод, съдържа предимно железни атоми с изолирани атоми въглерод, които й придават якост. Добавянето на металите хром или молибден към стоманата дава още една сплав: неръждаема стомана.

Една от причините производителите да комбинират чисти метали, за да образуват сплави, е да променят физичните свойства на металите. Чистите метали може да са твърде меки, за да издържат на редовна употреба, но тяхното легиране ги прави по-здрави. Като чист метал, златото се огъва и разтяга толкова лесно, че бързо би се извадило от форма, ако се оформи в пръстен и се носи на пръста. Производителите на бижута легират чисто злато със сребро, мед или цинк, за да подобрят трайността и твърдостта на метала. Златото допринася за своя цвят и устойчивост на корозия; останалите метали допринасят за тяхната здравина. Резултатът е 14-каратов златен пръстен, който издържа на ежедневно износване.

В естественото си елементарно състояние някои чисти метали реагират силно със заобикалящата ги среда, окисляват се и корозират, докато станат неизползваеми. Смесването на тези метали с по-малко реактивни метали променя тяхната реактивност, удължавайки живота на легирания елемент. Неръждаемата стомана носи името си от факта, че не ръждясва и не се забива по начина, по който би служил инструментът от чисто желязо. Легирането на метали е едно от начините да ги направите по-малко реактивни и по-подходящи за нуждите на производителя.

Леките метали като алуминий и титан намаляват масата на чистите метали, с които се легират. Тези по-леки сплави играят жизненоважна роля в космическата индустрия, тъй като позволяват на производителите да проектират и изграждат по-леки плавателни съдове. По-лек реактивен изтребител може да побере повече гориво, оборудване и боеприпаси, отколкото тежък. Джантите от алуминиева сплав облекчават общото тегло на автомобила, допринасяйки за по-добър пробег на бензин и добавяйки скорост на пистата.

Легирането на метали променя термичния им толеранс. Тъй като те се състоят от два или повече чисти метала, сплавите нямат единична точка на топене, а вместо това се топят в диапазон от температури. Тяхната молекулярна структура може да повиши общия диапазон на топене на метала над този на всеки от съставните му метали. Повишаването на обхвата на топене на метала има важни последици за промишлената и търговската употреба. SR-71 Blackbird, един от най-модерните технологични разузнавателни самолети по това време, разчита на своята лека рамка от титанова сплав, за да издържи на топлинното напрежение на свръхзвука си полети.