อะไรคือความแตกต่างระหว่างโลหะผสมและโลหะบริสุทธิ์?

โลหะประกอบขึ้นเป็นตารางธาตุส่วนใหญ่ ในสถานะบริสุทธิ์ โลหะแต่ละชนิดมีมวล จุดหลอมเหลว และคุณสมบัติทางกายภาพเฉพาะของตัวเอง การผสมโลหะเหล่านี้ตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปเข้ากับคุณสมบัติชุดใหม่ทำให้เกิดโลหะผสม ซึ่งเป็นโลหะผสมที่มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันอย่างน่าทึ่ง

ตามคำนิยาม โลหะบริสุทธิ์ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียว ตัวอย่างของโลหะเหล่านี้ไม่มีสิ่งใดนอกจากอะตอมของสารโลหะชนิดเดียว โลหะผสมประกอบด้วยธาตุหรือโลหะผสมตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปที่หลอมและผสมเข้าด้วยกัน ดังนั้นสูตรทางเคมีของพวกมันจึงประกอบด้วยธาตุมากกว่าหนึ่งชนิด ตัวอย่างเช่น เหล็กโลหะบริสุทธิ์ประกอบด้วยอะตอมของเหล็กเท่านั้น เหล็ก ซึ่งเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน ส่วนใหญ่ประกอบด้วยอะตอมของเหล็กที่มีอะตอมของคาร์บอนที่แยกออกมาต่างหากที่ให้ความแข็งแรง การเพิ่มโลหะโครเมียมหรือโมลิบดีนัมลงในเหล็กจะทำให้เกิดโลหะผสมอีกชนิดหนึ่ง: เหล็กกล้าไร้สนิม

เหตุผลหนึ่งที่ผู้ผลิตรวมโลหะบริสุทธิ์เพื่อสร้างโลหะผสมคือการเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ โลหะบริสุทธิ์อาจอ่อนเกินไปที่จะใช้งานได้ปกติ แต่การผสมจะทำให้โลหะแข็งขึ้น ในฐานะที่เป็นโลหะบริสุทธิ์ ทองจะโค้งงอและยืดออกได้ง่ายมากจนจะดึงออกจากรูปร่างได้อย่างรวดเร็วหากประกอบเป็นแหวนและสวมที่นิ้ว ผู้ผลิตเครื่องประดับโลหะผสมทองคำบริสุทธิ์กับเงิน ทองแดง หรือสังกะสีเพื่อปรับปรุงความทนทานและความแข็งแกร่งของโลหะ ทองคำมีส่วนให้เกิดสีและความทนทานต่อการกัดกร่อน โลหะอื่น ๆ มีส่วนเสริมความแข็งแกร่ง ผลลัพธ์ที่ได้คือแหวนทองคำ 14 กะรัตที่สวมใส่ได้ทุกวัน

ในสถานะธาตุตามธรรมชาติ โลหะบริสุทธิ์บางชนิดจะทำปฏิกิริยารุนแรงกับสภาพแวดล้อม ออกซิไดซ์และสึกกร่อนจนไม่สามารถใช้งานได้ การผสมโลหะเหล่านี้กับโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าจะเปลี่ยนความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาของโลหะเหล่านี้ ซึ่งช่วยยืดอายุของวัตถุเจือปนด้วย เหล็กกล้าไร้สนิมใช้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าไม่เกิดสนิมหรือเจาะได้ง่ายเหมือนเครื่องมือเหล็กบริสุทธิ์ การผสมโลหะเป็นวิธีหนึ่งที่จะทำให้พวกมันเกิดปฏิกิริยาน้อยลงและเหมาะสมกับความต้องการของผู้ผลิตมากขึ้น

โลหะเบา เช่น อะลูมิเนียมและไททาเนียมช่วยลดมวลของโลหะบริสุทธิ์ที่ใช้เป็นโลหะผสม โลหะผสมที่มีน้ำหนักเบาเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เนื่องจากช่วยให้ผู้ผลิตออกแบบและสร้างยานที่มีน้ำหนักเบาได้ เครื่องบินขับไล่ไอพ่นที่เบากว่าสามารถเก็บเชื้อเพลิง อุปกรณ์ และอาวุธยุทโธปกรณ์ได้มากกว่าเครื่องบินหนัก ล้ออลูมิเนียมอัลลอยด์ช่วยลดน้ำหนักโดยรวมของรถ ส่งผลให้ระยะการใช้น้ำมันดีขึ้นและเพิ่มความเร็วในสนามแข่ง

การผสมโลหะจะเปลี่ยนความทนทานต่อความร้อน เนื่องจากประกอบด้วยโลหะบริสุทธิ์ตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป โลหะผสมจึงไม่มีจุดหลอมเหลวเพียงจุดเดียว แต่จะหลอมละลายในช่วงอุณหภูมิแทน โครงสร้างโมเลกุลของพวกมันสามารถเพิ่มช่วงการหลอมรวมของโลหะได้เหนือกว่าโลหะที่เป็นส่วนประกอบใดๆ การเพิ่มช่วงการหลอมเหลวของโลหะมีนัยสำคัญสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ SR-71 Blackbird หนึ่งในเครื่องบินสอดแนมที่ล้ำสมัยที่สุดในยุคนั้น ใช้เฟรมไททาเนียมอัลลอยด์น้ำหนักเบาเพื่อทนต่อความเครียดจากความร้อนจากความเร็วเหนือเสียง เที่ยวบิน