آلیاژها بر اساس عنصر اصلی تشکیل‌دهنده به دو دسته اصلی آلیاژهای آهنی و غیرآهنی تقسیم میشوند. هر یک از این دسته‌ها، خواص و کاربردهای منحصر به فردی دارند. در این مقاله، به بررسی جامع آلیاژهای غیرآهنی می‌پردازیم. برای آشنایی با خواص و کاربردهای آلیاژهای آهنی و مقایسه آنها با آلیاژهای غیرآهنی، به وبسایت رسمی پیوان مراجعه کنید.
آلیاژ غیرآهنی چیست؟
آلیاژها، ترکیبی از دو یا چند عنصر فلزی هستند که برای بهبود خواصی مانند استحکام، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و… به کار می‌روند. در واقع، آلیاژها، فلزات را به مواد مهندسی قدرتمندی تبدیل می‌کنند که در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارند.
آلیاژهای غیرآهنی، گروهی از آلیاژها هستند که در ترکیب آنها، آهن به عنوان عنصر اصلی حضور ندارد. این آلیاژها، با تنوع بسیار بالا و خواص منحصر به فرد خود، پاسخگوی نیازهای صنایع مختلف هستند. برای مثال، آلیاژهای مس به دلیل هدایت الکتریکی بالا، در ساخت سیم‌ها و کابل‌ها کاربرد وسیعی دارند. یا آلیاژهای آلومینیوم به دلیل چگالی کم و مقاومت به خوردگی، در صنایع هوافضا و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع آلیاژهای غیرآهنی
آلیاژهای غیرآهنی از ترکیب چند فلز غیرآهنی تشکیل میشوند و این ترکیبات تنوع گسترده‌ای از مواد را به وجود می‌آورند. با اینکه بسیاری از فلزات قابلیت آلیاژ شدن دارند، اما تنها تعداد محدودی از فلزات هستند که به‌طور معمول در ترکیب‌های آلیاژی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در آلیاژهای آهنی، آهن معمولاً با کربن ترکیب شده و محصولاتی مانند فولاد و چدن را به دست می‌دهد. نکته جالب این است که تنها با تغییر مقدار کربن، می‌توان دو آلیاژ کاملاً متفاوت ایجاد کرد. مشابه همین روند در آلیاژهای غیرآهنی نیز مشاهده می‌شود. به‌عنوان مثال، اضافه کردن کمی روی به ترکیب آلومینیوم و منیزیم، آلیاژی کاملاً متفاوت با آلیاژ آلومینیوم-منیزیم ایجاد می‌کند.
با توجه به گستردگی فلزات غیرآهنی و قابلیت ترکیب آنها با یکدیگر، فهرست آلیاژهای غیرآهنی بسیار طولانی است. اما در این میان، برخی فلزات به‌طور معمول بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فلزات شامل آلومینیوم، نیکل، مس، کبالت و منیزیم هستند که بیشترین سهم را در تولید آلیاژهای غیرآهنی دارند.
آلیاژهای نیکل
آلیاژهای نیکلی بر پایه فلز نیکل تولید میشوند، فلزی که به‌وفور در پوسته و هسته زمین یافت می‌شود و اولین‌بار در سال ۱۷۵۱ توسط شیمیدانی سوئدی به نام اکسل فردریک کرونشت کشف شد. این فلز به دلیل شکل‌پذیری بالا و مقاومت فوق‌العاده‌اش مورد توجه قرار گرفت و به‌سرعت به فکر ترکیب آن با دیگر فلزات افتادند.
آلیاژهای پایه نیکل به دو دسته آهنی و غیرآهنی تقسیم میشوند. آلیاژهای آهنی نیکل به دسته‌های زیر تقسیم میشوند.
آلیاژ نیکل-آهن
نیکل-کروم-آهن
نیکل-کروم-آهن-مولیبدن
آلیاژ نیکل-کروم
آلیاژ نیکل-مس
آلیاژ غیرآهنی نیکل-مس
آلیاژهای نیکل مس، ترکیبی از فلزات نیکل و مس هستند که به دلیل خواص منحصر به فردی مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، استحکام مکانیکی بالا و مقاومت در برابر حرارت، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارند. معروف‌ترین آلیاژ نیکل مس، مونل نام دارد که ترکیبی از حدود 67% نیکل و 33% مس است. این آلیاژها در ساخت تجهیزات دریایی، شیمیایی، هسته‌ای و صنایع غذایی کاربرد دارند.
|
آلیاژ |
ترکیب |
کاربرد |
|
Monel 400 |
نیکل ۶۷ درصد و مس ۳۳ درصد |
شافت پمپ و اتصالات دریایی |
|
Monel K500 |
نیکل ۶۳ درصد، مس ۳۰ درصد، آلومینیوم ۶ درصد و تیتانیوم ۱ درصد. |
وسایل پزشکی و ابزارهای حفاری چاه نفت |
|
Monel R405 |
نیکل ۶۳ درصد، مس ۳۴ درصد، سیلسیوم ۳ درصد |
ساخت سیم و پیچ خودکار |
آلیاژ غیرآهنی نیکل- کروم
آلیاژ نیکل-کروم (Nickel-Chromium Alloy) یکی از مهم‌ترین آلیاژهای غیرآهنی است که به دلیل خواص ویژه‌اش در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. این آلیاژ از ترکیب دو فلز نیکل و کروم با درصدهای مختلف تشکیل شده و به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت، خوردگی و اکسیداسیون، به‌طور گسترده در صنایعی که نیاز به عملکرد در شرایط سخت دارند، استفاده می‌شود.
|
آلیاژ |
ترکیب |
کاربرد |
|
Inconel 600 |
نیکل ۷۵ درصد و کروم ۱۵.۵ درصد |
قابل استفاده در مکان های اسیدی |
|
Inconel 601 |
نیکل ۶۳ درصد و کروم ۲۱ درصد |
صنعت هوافضا و ایستگاه های تولید نیرو |
|
Inconel 617 |
نیکل ۴۴ درصد، کروم ۲۴ درصد و کبالت ۱۵ درصد |
در کانال انتقال حرارت هواپیما |
|
Inconel 625 |
نیکل ۶۰.۵ درصد، کروم ۲۳ درصد و مولبیدون ۱۰ درصد. |
زیردریایی ها و کشتی های نظامی کابل های کف دریا |
|
Inconel 690 |
نیکل ۶۱ درصد و کروم ۲۱.۵ درصد. |
کوره فرآوردهای پتروشیمی، در کارخانه های زباله سوزی و مواد دفع کننده رادیواکتیو |
|
Inconel 718 |
نیکل ۵۵ درصد و کروم ۲۱ درصد |
مخازن برودتی و موتور توربین |
|
Inconel 750 |
نیکل ۷۰درصد، کروم ۱۷ درصد و تیتانیوم ۳ درصد. |
صنایع نفت و گاز |
آلیاژهای مس
مس یکی از کلیدی‌ترین فلزات در جهان است که هم به صورت خالص و هم به شکل آلیاژ در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد. این فلز به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارد، از جمله رسانایی بالا، انعطاف‌پذیری و مقاومت به خوردگی، در بسیاری از فرآیندهای صنعتی نقش حیاتی ایفا می‌کند.
یکی از برجسته‌ترین خصوصیات مس، قابلیت آلیاژپذیری بالای آن است. در حال حاضر، بیش از ۴۰۰ نوع آلیاژ مس در جهان شناخته شده که این آلیاژها به عنوان بزرگ‌ترین گروه آلیاژهای غیرآهنی شناخته میشوند. از این آلیاژها در تولید انواع لوله‌های مسی و ورق‌های فلزی استفاده می‌شود.
آلیاژهای مس به دو شیوه نام‌گذاری و طبقه‌بندی میشوند. روش اول، نام‌گذاری بر اساس ترکیب عناصر است. برای مثال، آلیاژ مس و روی به نام برنج شناخته می‌شود و ترکیب مس با قلع، آلیاژی به نام برنز را تشکیل می‌دهد.
روش دوم، نام‌گذاری بر اساس کدگذاری انجمن توسعه مس آمریکا (CDA) است. این سیستم کدگذاری، آلیاژهای مس را به دو دسته اصلی آلیاژهای کارشده و آلیاژهای ریختگی تقسیم می‌کند. به دلیل جامعیت و دقت بیشتر این طبقه‌بندی، اغلب از این روش برای شناسایی آلیاژهای مس استفاده می‌شود.
با توجه به اهمیت گسترده مس در صنایع مختلف، قیمت این فلز نیز همواره مورد توجه فعالان اقتصادی و صنعتی قرار دارد. این ویژگی‌ها مس را به یکی از پرکاربردترین و مهم‌ترین فلزات در تولیدات صنعتی تبدیل کرده است.
|
آلیاژ |
فلزات آلیاژی |
ترکیب |
کاربرد |
|
xx1c |
مس خالص |
کربن ۱% و مس ۹۹% |
لوله مسی و تجهیزات تقطیر |
|
xx2c |
مس و روی (آلیاژ برنج) |
مس ۹۵% و روی ۵% |
مدال فیوز الکتریکی و پلاک قطعات الکتریکی |
|
xx3c |
مس، روی و سرب (آلیاژ برنج سرب دار) |
مس ۵۰% تا ۶۳%، روی ۲۰% تا ۴۰% و سرب ۰.۵% تا ۱% |
مبدل حرارتی |
|
xx4c |
مس، روی و قلع (برنج قلع دار) |
مس ۵۹%، روی ۴۰% و قلع ۱% |
سوئیچ و بست های الکتریکی |
|
xx5c |
مس قلع فسفر (فسفر برنز) |
مس ۹۴.۸%، قلع ۰.۵% و فسفر ۰.۲% |
قطعات سخت افزاری، اتصالات کامپیوتری و ساخت وسایل موسیقی |
|
xx6c |
مس آلومینیوم (برنز آلومینیوم دار) |
xx6c |
مس آلومینیوم (برنز آلومینیوم دار) |
|
xx7c |
مس نیکل
مس نیکل روی (ورشو)
|
مس ۹۵% و نیکل ۵%
مس ۶۰%، روی ۲۰% و نیکل ۲۰% |
صنایع دریایی
مقاوم در برابر زنگ زدگی |
|
xx8c |
آلیاژ ریختگی با درصد مس بالا، برنج ریختگی و آلیاژ ریختگی برنز منگنز |
تمام درصدها، در آلیاژهای مس، مدل ریختگی بیشترین حد مربوط به فلز مس بوده و دیگر فلزات تکمیل کننده فلز مس است. |
اتصالات رادیاتور |
|
xx9c |
مس قلع،مس قلع سرب، مس قلع نیکل و مس نیکل آهن |
در این آلیاژ غیرآهنی عناصر دیگر نیز در حد ۰.۱ تا ۰.۳ در ترکیب آلیاژ استفاده می شود. |
پیستون ماشین |
آلیاژهای آلومینیوم
آلیاژهای آلومینیوم به دلیل ترکیب با عناصری مانند آهن، مس، منیزیم، سیلیکون و روی، خواص فوق‌العاده‌ای پیدا می‌کنند که آنها را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهای متنوع صنعتی تبدیل کرده است. این ترکیبات باعث افزایش استحکام، بهبود کارایی، مقاومت بیشتر در برابر خوردگی، ارتقای هدایت الکتریکی، و کاهش چگالی آلیاژ میشوند.
انواع آلیاژهای آلومینیوم
آلیاژهای آلومینیوم در انواع مختلفی تولید میشوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. برخی از مهم‌ترین این آلیاژها عبارتند از:
- Alnico (آلومینیوم، نیکل و مس): آلیاژی مغناطیسی که در صنایع الکترونیک و آهنرباهای دائمی استفاده می‌شود.
- Birmabright (آلومینیوم و منیزیم): آلیاژی سبک و مقاوم در برابر خوردگی که در صنعت خودروسازی و تولید قایق کاربرد دارد.
- دورالومین (مس و آلومینیوم): آلیاژی قوی و سبک که در ساخت هواپیما و سازه‌های فلزی کاربرد دارد.
- هندالیوم (آلومینیوم، منیزیم، منگنز و سیلیکون): این آلیاژ به دلیل مقاومت بالا در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی، در ساخت قطعات خودرو و لوازم خانگی به کار می‌رود.
- Magnox (اکسید منیزیم و آلومینیوم): در صنایع هسته‌ای و تولید سوخت هسته‌ای استفاده می‌شود.
- سیلومین (آلومینیوم و سیلیکون): آلیاژی با کاربرد گسترده در ریخته‌گری و تولید قطعات خودرو.
- تیتانال (آلومینیوم، روی، منیزیم، مس و زیرکونیوم): آلیاژی با استحکام بالا که در صنایع هوافضا و تجهیزات ورزشی استفاده می‌شود.
- زاماک (روی، آلومینیوم، منیزیم و مس): آلیاژی ارزان و آسان در ریخته‌گری که در ساخت قطعات کوچک و پیچیده کاربرد دارد.
شناسایی آلیاژهای آلومینیوم
آلیاژهای آلومینیوم نه‌تنها با نام‌های متداول شناخته میشوند، بلکه به وسیله اعداد چهار رقمی نیز شناسایی می‌گردند. اولین رقم در این عدد چهار رقمی نشان‌دهنده کلاس یا سری آلیاژ است که ویژگی‌های اصلی آن را مشخص می‌کند:
- 1xxx: این سری شامل آلیاژهای آلومینیوم با خلوص ۹۹ درصد یا بیشتر است و برای کاربردهایی که به رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا نیاز دارند، ایده‌آل است.
- 2xxx: این آلیاژها قوی و سخت هستند اما نسبت به سایر آلیاژهای آلومینیوم، مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارند.
- 3xxx: سری ۳xxx شامل آلیاژهایی است که به‌طور گسترده در تولید ظروف پخت‌وپز و قوطی‌های آلومینیومی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- 4xxx: آلیاژهای این سری با افزودن سیلیکون به آلومینیوم تولید میشوند و برای ساخت سیم جوش کاربرد دارند.
- 5xxx: عنصر اصلی این سری، منیزیم است. این آلیاژها به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی دریایی و قابلیت جوشکاری، برای ساخت مخازن تحت فشار و ذخیره‌سازی مناسب هستند.
- 6xxx: این سری ترکیبی از سیلیکون و منیزیم است و آلیاژ ۶۰۶۱ به دلیل استحکام و قابلیت جوشکاری، در ساخت قاب کامیون و قایق کاربرد دارد.
- 7xxx: آلیاژهای ۷۰۵۰ و ۷۰۷۵ از مهم‌ترین این سری هستند که به دلیل استحکام فوق‌العاده، در صنعت هوافضا و ساخت هواپیما به کار می‌روند.
- 8xxx: آلیاژهای ۸۵۰۰، ۸۵۱۰ و ۸۵۲۰ از مهم‌ترین آلیاژهای این سری هستند که کاربردهای خاصی در صنایع مختلف دارند.
این تنوع گسترده در آلیاژهای آلومینیوم، آنها را به یکی از مهم‌ترین مواد اولیه در صنایع مختلف تبدیل کرده است، از خودروسازی و هوافضا گرفته تا لوازم خانگی و بسته‌بندی.
خواص آلیاژ های غیرآهنی
آلیاژهای غیرآهنی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند. هرچند قیمت این آلیاژها به مراتب بالاتر از فلزات آهنی است، اما خواص برجسته‌ای که ارائه می‌دهند، آنها را به گزینه‌ای محبوب برای متخصصان مواد تبدیل کرده است.
افزایش استحکام: یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از آلیاژهای غیرآهنی، افزایش استحکام آنها در مقایسه با فلزات خام است. این ویژگی به تولید فلزاتی مقاوم‌تر و بادوام‌تر کمک می‌کند که در صنایع مختلف کاربرد دارند.
مقاومت در برابر خوردگی: خوردگی یکی از بزرگ‌ترین چالش‌هایی است که صنایع مختلف با آن روبه‌رو هستند و سالانه خسارت‌های زیادی به دلیل آن وارد می‌شود. ترکیب فلزات برای ایجاد آلیاژهای غیرآهنی، راهکاری مؤثر برای کاهش خوردگی و افزایش عمر مفید تجهیزات صنعتی است.
مقاومت در برابر حرارت: بسیاری از آلیاژهای غیرآهنی برای استفاده در محیط‌های با دمای بالا طراحی شده‌اند. به عنوان مثال، آلیاژهای آلومینیوم که در موتورهای هواپیما به کار می‌روند، باید توانایی مقاومت در برابر تنش‌های حرارتی شدید را داشته باشند.
شکل‌پذیری: یکی دیگر از ویژگی‌های مهم آلیاژهای غیرآهنی، شکل‌پذیری و چکش‌خواری بالای آنها است. این ویژگی باعث می‌شود که این آلیاژها به راحتی در تولید وسایل زینتی و خانگی مورد استفاده قرار گیرند.
جمع بندی
در دنیای پیشرفته امروز، زندگی بدون آلیاژهای غیرآهنی تقریباً غیرممکن شده است. از ظروف آشپزخانه‌ای گرفته تا قطعات پیچیده هواپیما، این آلیاژها نقش محوری در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. با این حال، بسیاری از مردم با تنوع و کاربردهای گسترده این آلیاژها آشنا نیستند.
اگر در حوزه کاری شما از آلیاژهای غیرآهنی استفاده می‌شود، ما را از نام و کاربردهای خاص آنها آگاه کنید. به اشتراک‌گذاری دانش در این زمینه می‌تواند به پیشرفت فناوری و صنایع کمک شایانی کند.
برای آشنایی بیشتر با تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی و ویژگی‌های منحصربه‌فرد هر یک، پیشنهاد می‌کنیم مقاله جامع ما را در این زمینه مطالعه کنید.