NICHTEISENMETALLE: STRUKTUR, TYPEN, EIGENSCHAFTEN - CHEMIE - 2025

Die Nichteisenmetalle sind solche, die keine oder vernachlässigbare Mengen an Eisen enthalten. Diese werden in unterschiedlichen Massenanteilen verwendet, um Legierungen herzustellen, die bessere physikalische Eigenschaften als einzelne Metalle aufweisen.

Daher sind ihre kristallinen Strukturen und metallischen Wechselwirkungen der Eckpfeiler für Nichteisenlegierungsanwendungen. Diese reinen Metalle finden jedoch weniger Verwendung, da sie sehr empfindlich und reaktiv sind. Aus diesem Grund eignen sie sich am besten als Basis und Additiv für Legierungen.

Bronze ist eine Nichteisenlegierung; Es besteht hauptsächlich aus einer goldenen Mischung aus Kupfer und Zinn (Statue im Bild oben). Das Kupfer in der Legierung oxidiert und bildet CuO, eine Verbindung, die ihre goldene Oberfläche schwärzt. In feuchten Umgebungen hydratisiert und absorbiert CuO Kohlendioxid und Salze unter Bildung blaugrüner Verbindungen.

Zum Beispiel ist die Freiheitsstatue von Schichten aus Kupfercarbonaten (CuCO ₃ ) bedeckt, die als Patina bekannt sind. Im Allgemeinen rosten alle Metalle. Abhängig von der Stabilität ihrer Oxide schützen sie Legierungen mehr oder weniger vor Korrosion und äußeren Einflüssen.

Struktur

Eisen ist nur eines der Metalle in der Natur, daher sind die Strukturen und Legierungen von Nichteisenmetallen vielfältiger.

Unter normalen Bedingungen weisen die meisten Metalle jedoch drei kristalline Strukturen auf, die durch ihre Metallbindungen hergestellt werden: kompakte hexagonale (hcp), kompakte kubische (ccp) und körperzentrierte kubische (bcc).

Kompaktes Hex (hcp)

Von den drei Strukturen ist dies die am wenigsten dichte und kompakte und gleichzeitig die mit den größten Volumenzwischenräumen.

Daher nimmt es leichter kleine Moleküle und Atome auf. Ebenso ist in diesem Würfel jedes Atom von acht Nachbarn umgeben.

Beispiele

- Vanadium (V).

- Niob (Nb).

- Chrom (Cr).

- Alkali Metalle.

- Wolfram (W).

Darüber hinaus gibt es andere Strukturen, wie die einfachen kubischen und andere komplexere, die aus weniger dichten oder verzerrten Anordnungen der ersten drei bestehen. Die obigen Kristallstrukturen gelten jedoch nur für reine Metalle.

Unter Bedingungen von Verunreinigung, hohem Druck und hoher Temperatur sind diese Anordnungen verzerrt und interagieren, wenn sie Bestandteile einer Legierung sind, mit anderen Metallen, um neue metallische Strukturen zu erzeugen.

Tatsächlich ermöglichen die genaue Kenntnis und Manipulation dieser Anordnungen die Konstruktion und Herstellung von Legierungen mit gewünschten physikalischen Eigenschaften für einen bestimmten Zweck.

Typen

Ganz allgemein können Nichteisenmetalle in drei Typen eingeteilt werden: Schwermetalle (Blei), Leichtmetalle (Kupfer und Aluminium) und Ultraleichtflugzeuge (Magnesium). Diese sind wiederum in zwei Unterklassen unterteilt: solche mit mittleren Schmelzpunkten und solche mit hohen Schmelzpunkten.

Andere Arten von Nichteisenmetallen entsprechen Edelmetallen (oder Edelmetallen). Beispiele hierfür sind Metalle mit CCP-Strukturen (außer Aluminium, Nickel und anderen).

In ähnlicher Weise werden Seltenerdmetalle als Nichteisenmetalle angesehen (Cer, Samarium, Scandium, Yttrium, Thulium, Gadolinium usw.). Schließlich gelten radioaktive Metalle auch als Nichteisenmetalle (Polonium, Plutonium, Radium, Francium, Astate, Radon usw.).

Eigenschaften und Eigenschaften

Obwohl die Eigenschaften und Eigenschaften von Metallen in ihren reinen Zuständen und in Legierungen variieren, weisen sie Allgemeingültigkeiten auf, die sie von Eisenmetallen unterscheiden:

- Sie sind formbar und ausgezeichnete elektrische und thermische Leiter.

- Sie sind weniger von Wärmebehandlungen betroffen.

- Sie sind oxidations- und korrosionsbeständiger.

- Sie weisen nicht so viel Paramagnetismus auf, was es ihnen ermöglicht, Materialien für elektronische Anwendungen zu sein.

- Die Herstellungsprozesse sind einfacher, einschließlich Gießen, Schweißen, Schmieden und Walzen.

- Sie haben attraktivere Färbungen und finden daher Verwendung als Zierelemente. Außerdem sind sie weniger dicht.

Einige seiner Nachteile im Vergleich zu Eisenmetallen sind: geringe Beständigkeit, hohe Kosten, geringerer Bedarf und geringerer Mineralgehalt.

Beispiele

In der metallurgischen Industrie gibt es viele Möglichkeiten bei der Herstellung von Nichteisenmetallen und -legierungen; Am häufigsten sind: Kupfer, Aluminium, Zink, Magnesium, Titan und die Superlegierungen auf Nickelbasis.

Kupfer

Kupfer wurde aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften, wie seiner hohen thermischen und elektrischen Leitfähigkeit, für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet.

Es ist stark, formbar und duktil, so dass viele praktische Designs daraus erhalten werden können: von Rohren über Gläser bis hin zu Münzen. Es wurde auch verwendet, um den Kiel von Schiffen zu verstärken, und findet in der Elektroindustrie viel Verwendung.

Obwohl es in reinem Zustand sehr weich ist, sind seine Legierungen (zwischen diesen Messing und Bronze) widerstandsfähiger und durch Schichten von Cu ₂ O (rötliches Oxid) geschützt .

Aluminium

Es ist ein Metall, das aufgrund seiner geringen Dichte als leicht angesehen wird. Es hat hohe thermische und elektrische Leitfähigkeiten und ist dank der Al ₂ O ₃ -Schicht , die seine Oberfläche schützt , korrosionsbeständig .

Aufgrund seiner Eigenschaften ist es ein ideales Metall, insbesondere in der Luftfahrt, der Automobil- und Bauindustrie, unter anderem.

Zink und Magnesium

Zinklegierungen (wie KAYEM mit 4 Massen-% Aluminium und 3 Massen-% Kupfer) werden zur Herstellung komplexer Gussteile verwendet. Es ist für Bau- und Ingenieurarbeiten vorgesehen.

Im Fall von Magnesium finden seine Legierungen Anwendungen in der Architektur sowie in Fahrradgehäusen, in Brückenbrüstungen und in geschweißten Strukturen.

Es findet auch Verwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie, in Hochgeschwindigkeitsmaschinen und in Transportgeräten.

Titan

Titan bildet leicht leichte Legierungen. Sie sind sehr widerstandsfähig und durch eine TiO ₂ -Schicht vor Korrosion geschützt . Seine Extraktion ist teuer und hat eine bcc-Kristallstruktur über 882 ºC.

Darüber hinaus ist es biokompatibel, weshalb es als Material für medizinische Prothesen und Implantate verwendet werden kann. Darüber hinaus sind Titan und seine Legierungen in Maschinen, im Meer, in Strahlkomponenten und in chemischen Reaktoren vorhanden.

Superlegierungen

Superlegierungen sind sehr starke feste Phasen, die aus Nickel (als Grundmetall) oder Kobalt bestehen.

Sie werden als Flügel in Flugzeugturbinen und -triebwerken, in Reaktormaterialien, die aggressive chemische Reaktionen unterstützen, und in Wärmetauschergeräten eingesetzt.

Verweise

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Theorie der Herstellung von Nichteisenmetallen und Legierungen. Technische Universität Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Nichteisenlegierungen. Abgerufen am 21. April 2018 von: users.fs.cvut.cz
3. Adana Wissenschaft und Technologie. Nichteisenmetalle. Abgerufen am 21. April 2018 von: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Werkstofftechnik. Editorial Trillas SA (1. Auflage, Mexiko). Seite 282-297.
5. Eisenwerkstoffe und Nichteisenmetalle und -legierungen. . Abgerufen am 21. April 2018 von: ikbooks.com
6. Der Unterschied zwischen Eisen- und Nichteisenmetall. (2015, 23. September). Abgerufen am 21. April 2018 von: metalupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Warum ist die Freiheitsstatue grün? Abgerufen am 21. April 2018 von: Wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31. Mai 2014). Die Kristallstruktur von Metallen. Abgerufen am 21. April 2018 von: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18. März 2009). Kupferbeschläge. . Abgerufen am 22. April 2018 von: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22. Februar 2007). Sixpack-Papiergewicht. Abgerufen am 22. April 2018 von: flickr.com