شغف العلم الذي لا ينتهي

ما تود أن تعرفه عن السبائك المعدنية - ساينسوفيليا

ما تود أن تعرفه عن السبائك المعدنية

 

بقلم: منة الله صفوت

مراجعة: د.محمد أمين البهنساوي

 

ما تود أن تعرفه عن السبائك المعدنية - ساينسوفيليا

هل تساءلت يوماً لماذا يُقال على الذهب عيار 24 أو عيار 18 ومما يتكون وماهو الفرق بينهما وكيف يتم صناعة السبائك وهل هناك أنواع من السبائك وميزة كل سبيكة عن الأخرى؟

هذا ما سوف نعرضه في هذا المقال...

السبائك المعدنية عبارة عن خليط من معدنين أو أكثر، و تُوجد السبائك المعدنية في العديد من الأدوات التي نستعملها بشكل دائم و يومي، ولعل أشهر هذه السبائك هي سبيكة الستانليس ستيل(Stainless Steel) و الذي تصنع منه العديد من الأدوات المنزلية  وخاصة أدوات المطبخ، وحتى المجوهرات التي يتم ارتدائها مصنوعة من سبائك الذهب بنسب مختلفة. في هذا المقال سوف نذكر مما تتكون السبائك وما هي مميزات استخدام السبائك عن استخدام معدن واحد، كما سنذكر أهم السبائك واستخداماتها وفوائدها المختلفة.

تتكون السبائك من صهر مادتين أو أكثر معاً بحيث تكون أحد هذه المواد على الأقل من المعادن، ويعتمد شكل السبيكة على حجم كريستالات المواد الداخلة في تكوينها، ولا يمكن فصل المواد المكونة للسبيكة بالطرق الفيزيائية العادية وعلى الرغم من ذلك فكل مادة محافظة على خواصها و مميزاتها و هو أحد مميزات هذا النوع من المركبات، حيث يتم الاستفادة ودمج مميزات المواد الداخلة في السبيكة.

 

أنواع السبائك:

هناك أنواع مختلفة من السبائك تبعاً لترتيب كريستالات المواد الداخلة في تكوينها

١-السبائك الاستبدالية ((Substitutional alloy:

في هذا النوع يتم استبدال بعض كريستالات المعدن بكريستالات المعدن الآخر، بحيث يكون كلا المادتين متداخلتين معاً.

٢-السبائك الخلالية (Interstitial alloy):

ويحتوي هذا النوع على مواد تتكون من جزيئات صغيرة مثل الكربون يمكن أن تتخلل المسافات الصغيرة بين جزيئات المادة مثل الحديد مما يعطي للسبيكة صلابة أعلى.

 

إذاً كيف تتم صناعة السبائك؟

هناك عدة طرق يمكن استخدامها أقدمها صهر المواد المكونة للسبيكة حتى تصبح سائلة ثم دمجهم معاً وتركها تبرد وتتجمد.

هناك طرق جديدة ظهرت باستخدام معدات حديثة مثل:

تعدين المسحوق ((powder metallurgy

في هذه الطريقة يتم تحويل مركبات السبيكة إلى بودر ثم يتم مزج المواد معاً ثم يتم صهر السبيكة تحت ضغط وحرارة مرتفعين.

زرع الايونات ( :(Ion implantation

تتم هذه الطريقة باستخدام أشباه الموصلات، والتي تستخدم في الدوائر الكهربية وشرائح الكمبيوتر (الحاسوب).

 

مميزات السبائك عن المعادن

تمثل السبائك حوالي ٩٠% من المعادن المستخدمة في الصناعات المختلفة، وذلك لإحتواء السبائك على خواص كيميائية و فيزيائية مفيدة في الصناعات المختلفة حيث تحتوي خواص كل المواد الموجودة بها كمقاومة الصدأ ومقاومة الحرارة وقدرة أعلى على التحمل وقد يكون لها خصائص كهربائية ومغناطيسية مميزة وفي معظم الأحيان تكون السبائك أرخص من المعادن نفسها كما أن السبائك تكون أقل مرونة وأقوى، ويكون لهذه السبائك درجة غليان أعلى ومدى درجات انصهار أعلى، فعلى عكس المعادن والمواد المنفردة يكون للسبائك مدى معين من درجات الانصهار يكون فيه جزء من المادة سائل و جزء صلب، وهو ما يجعل طريقة تصنيعها أكثر تعقيداً نظراً لأن أحد المعادن قد يتبخر والآخر لا يزال صلباً.

أهم السبائك المعدنية واستخداماتها:

سوف نذكر بعض أهم السبائك المعدنية وبعض استخداماتها، حيث إنها كثيرة ولها استخدامات متنوعة في كل المجالات الحياتية.

سبيكة الصلب (Steel):

وهي سبيكة مكونة من الحديد والكربون بشكل أساسي مع إضافة مواد أخرى للحصول على خصائص معينة مثل الصلابة وقوة التحمل، مثل النيكل أو الكوبلت.

سبيكة الفولاذ (Stainless steel):

وهي سبيكة من الحديد والنيكل والكروميوم وعناصر أخرى لزيادة مقاومة السبيكة للصدأ والتآكل.

سبائك الذهب:

تتكون السبيكة من ذهب مع النحاس غالباً ويعبر عن كمية الذهب في السبيكة بالقيراط فالذهب عيار ٢٤ قيراط هو معدن خالص، أما الذهب ١٨ قيراط فيتكون من ٧٥% ذهب مع عنصر آخر قد يكون النحاس أو النيكل أو الخارصين (الزنك) وهكذا. على الرغم من وجود مواد أخرى إلا أن هذه السبيكة تظل محتفظة باللون الذهبي المميز للذهب كما أنها تكون أقوى وأصلب، لذلك تستخدم عادة في صنع الحلي الذهبية.

سبيكة إلكتروم (Electrum):

وهي سبيكة تحدث طبيعياً دون تدخل، وتتكون من الذهب والفضة، وكانت تعرف قديماً بالذهب الأبيض (White gold)، وكانت تستخدم في العملات والحلي.

سبيكة النحاس الأصفر (Brass):

وهذه السبيكة تحتوي على النحاس والخارصين (الزنك)، من مميزات هذه السبيكة الصلابة والمتانة مما يجعلها مناسبة في أدوات وقِطع السباكة وأجزاء الآلات بشكل عام.

سبيكة البرونز (:(Bronze

وهذه السبيكة تتكون من النحاس مع القصدير غالباً أو الألومينيوم، كانت تستخدم في صناعة النقود، كما تستخدم في صناعة التماثيل والخزفيات.

سبيكة البيوتر (Pewter):

هذه السبيكة تتكون من القصدير وعناصر أخرى مثل النحاس أو الرصاص، وهذه السبيكة قابلة للطرق والتشكيل كما انها مقاومة للتحطم الذي يحدث للقصدير في درجات الحرارة المنخفضة.

سبيكة الحديد النيزكي (Meteoric iron):

على الرغم من أن النيازك تتكون من معادن كثيرة إلا أن هذه السبيكة تتكون من الحديد والنيكل من الفضاء وقد استُخدمت في صناعة الأسلحة.

سبيكة دورالومين (DUralumin):

تتكون من النحاس والألومينيوم والمنجنيز، وتستخدم في صناعة محركات الطائرات والسيارات.

سبيكة الزئبق الممزوج (Amalgams):

وجود الزئبق في السبيكة يجعلها قابلة للتشكيل مثل العجين، لذلك تستخدم هذه السبيكة في حشو الأسنان، وقد يستخدم الزئبق لتشكيل السبيكة ثم يتم تبخير الزئبق.

تُستخدم السبائك ايضاً في اللحام وتتكون سبائك اللحام من الرصاص والقصدير، حيث تستخدم في لحام الأنابيب مع بعضها ونحوه.

 

توجد في الطبيعة مواد عديدة ومختلفة وبدمج هذه المواد بطرق معينة نحصل على السبائك المختلفة، لذلك هناك آلاف من السبائك التي لها العديد من الاستخدامات المتنوعة، ومازال اكتشاف السبائك وايجاد استخدامات لها قيد التطوير بتطور وسائل البحث والصناعة.

 

المراجع العلمية:

هناك تعليق واحد: