Τι είναι τα ξένα άτομα στη δομή ενός καθαρού μετάλλου;
1. Στερεά διάλυμα:
* Υποκαταστατική στερεή λύση: Το ξένο άτομο αντικαθιστά ένα άτομο μετάλλου στο κρυσταλλικό πλέγμα. Αυτό είναι δυνατό εάν το ξένο άτομο έχει παρόμοιο μέγεθος και ηλεκτροαρνητικότητα στο μέταλλο του ξενιστή. Παραδείγματα:Χαλκός σε χρυσό, νικέλιο στο σίδερο.
* Διακριτική στερεή λύση: Το ξένο άτομο ταιριάζει στους χώρους μεταξύ των ατόμων μετάλλων στο πλέγμα. Αυτό είναι δυνατό εάν το ξένο άτομο είναι πολύ μικρότερο από το άτομο του μεταλλικού ξενιστή. Παραδείγματα:άνθρακα σε σίδηρο (χάλυβα), υδρογόνο στο παλλάδιο.
2. Διαμεταλλικές ενώσεις:
* Τα ξένα άτομα μπορούν να αντιδράσουν με το μέταλλο του ξενιστή για να σχηματίσουν νέες, ξεχωριστές ενώσεις με τις δικές τους κρυσταλλικές δομές τους. Αυτές οι ενώσεις συχνά έχουν διαφορετικές ιδιότητες από το αρχικό μέταλλο. Παράδειγμα:Το Alni3 (αλουμίνιο νικελίου) σχηματίζεται από το νικέλιο και το αλουμίνιο.
3. Σκλήρυνση βροχόπτωσης:
* Ορισμένα κράματα ενισχύονται από το σχηματισμό μικρών, σκληρών κατακρημνισμών μιας δεύτερης φάσης μέσα στο μέταλλο. Αυτά τα κατακρημνίσματα δρουν ως εμπόδια στην κίνηση εξάρθρωσης, καθιστώντας το υλικό σκληρότερο και ισχυρότερο. Παράδειγμα:κράματα αλουμινίου που ενισχύονται με ιζήματα του AL3CU2 (ένωση αλουμινίου-copper).
Επιδράσεις στη δομή:
* Παραμόρφωση πλέγματος: Τα ξένα άτομα μπορούν να παραμορφώσουν το κρυσταλλικό πλέγμα, να αλλάζουν τις παραμέτρους του πλέγματος και να επηρεάσουν τις μηχανικές ιδιότητες του μετάλλου.
* Αλλαγή στο μέγεθος των κόκκων: Η παρουσία ξένων ατόμων μπορεί να επηρεάσει το μέγεθος των κόκκων του μετάλλου, είτε προωθώντας λεπτότερους κόκκους είτε μεγαλύτερους κόκκους.
* Σχηματισμός νέων φάσεων: Μπορούν να σχηματίσουν νέες φάσεις με διαφορετικές κρυσταλλικές δομές και ιδιότητες. Αυτό μπορεί να επηρεάσει τις συνολικές ιδιότητες του κράματος.
Αντίκτυπος στις ιδιότητες:
* Μηχανικές ιδιότητες: Τα ξένα άτομα μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τη δύναμη, τη σκληρότητα, την ολκιμότητα και την σκληρότητα.
* Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Ορισμένα ξένα άτομα μπορούν να αυξήσουν την αγωγιμότητα, ενώ άλλα μπορούν να το μειώσουν.
* Μαγνητικές ιδιότητες: Ορισμένα ξένα άτομα μπορούν να μεταβάλλουν τις μαγνητικές ιδιότητες του μετάλλου, καθιστώντας το σιδηρομαγνητικό, παραμαγνητικό ή διαμαγνητικό.
* Αντίσταση διάβρωσης: Τα ξένα άτομα μπορούν να βελτιώσουν ή να επιδεινώσουν την αντίσταση στη διάβρωση του μετάλλου.
Παραδείγματα:
* χάλυβα: Η προσθήκη άνθρακα στο σιδήρου δημιουργεί ένα ισχυρότερο και σκληρότερο υλικό, με αποτέλεσμα χάλυβα.
* Brass: Ένα κράμα χαλκού και ψευδαργύρου, ορείχαλκος έχει χαμηλότερο σημείο τήξης και είναι πιο εφαρμόσιμο από τον καθαρό χαλκό.
* χάλκινο: Ένα κράμα χαλκού και κασσίτερου, το χάλκινο είναι πιο δύσκολο και ισχυρότερο από το καθαρό χαλκό και έχει καλή αντοχή στη διάβρωση.
Συμπερασματικά: Τα ξένα άτομα μπορούν να μεταβάλλουν σημαντικά τη δομή και τις ιδιότητες ενός καθαρού μετάλλου, δημιουργώντας ένα ευρύ φάσμα υλικών με διαφορετικά χαρακτηριστικά και εφαρμογές. Η συγκεκριμένη επίδραση μιας ακαθαρσίας εξαρτάται από τη συγκέντρωση, το μέγεθος και τη χημική του φύση σε σχέση με το μέταλλο του ξενιστή.
