فلزها و آلیاژها :

فلزها

فلز ماده‌ای است که می‌توان آن را صیقل داده و براق کرد، یا به طرح‌های گوناگون در آورد و از آن مفتول‌های سیمی ظریف تهیه کرد. فلز جسمی است که آزمایش‌های مربوط به گرما و مهمتر از همه جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می‌کند. فلزات با یکدیگر فرق زیادی دارند، از جمله در رنگ و سختی و نرمی ، تعدادی از آنها ممکن است به آسانی خم شده و یا خیلی محکم و مقاوم باشند.

دید کلی

امروزه ، بازتاب اثرات فلزات در زندگی انسان ، بقدری محسوس است که هر گاه از فلز نام می‌بریم ، ساختمانهای بدیع و آسمان خراشهای عظیم در برابر چشم مجسم می‌شود، همچنین هواپیماها و موشک‌های غول پیکری به خاطر می‌آید که در دل آسمان و کهکشانها راه می‌پویند و با پرواز خود فاصله و زمان مسافرت را کوتاهتر ساخته ، انسان را در رسیدن به کرات دیگر یاری می‌کنند. راستی اگر فلز نبود، زندگی و تمدن بشری به چنین مرحله‌ای می‌رسید؟

گروهی از عناصر هستند که خواص مشترک معینی دارند. این مواد ، گرما و الکتریسیته را به خوبی هدایت می‌کنند، و به همین دلیل ظروف آشپزی و سیمهای برق از فلز ساخته می شود. فلزها همچنین محکم‌اند و بآسانی می‌توان آنها را شکل داد؛ به همین دلیل است که از آنها برای ساختن سازه هایی از قبیل پلها استفاده می شود. اگر چه شباهتهای زیادی بین فلزها وجود دارد، تفاوتهایی نیز دارند که مشخص می‌کند یک فلز تا چه حد برای یک کاربرد خاص مناسب است.

از 109 عنصری که امروزه شناخته شده است، 87 عنصر فلز است. از فلزها بندرت به شکل خالص استفاده می‌شود؛ معمولا با مخلوط کردن یک فلز با فلزهای دیگر یا غیر فلزها آلیاژی از آن را تشکیل می‌دهند.

شکل واقعی فلزات

شکل واقعی فلزات به اندازه یون و تعداد الکترون‌هایی که هر یون در حوزه اشتراکی دارد و انرژی یون‌ها و الکترون‌ها بستگی دارد. هر قدر فلز گرمتر شود این انرژی زیادتر خواهد شد. پس فلزات گوناگون ممکن است طرح‌های گوناگونی به خود بگیرند. یک فلز ممکن است در حرارت‌های مختلف ، طرح‌های متنوعی را اختیار کند، اما در بیشتر آرایش‌ها ، یون‌ها کاملا پهلوی هم قرار دارند، و معمولا تراکم در فلزات زیادتر از دیگر مواد است.

اختلافات عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات

فلزات هادی خوب برق هستند. چون الکترون‌های آنها برای حرکت مانعی ندارند. همه فلزات جامد و مایع گروهی الکترون آزاد دارند، طبعا همه فلزات هادی‌های خوب الکتریسیته می‌باشند. به این سبب فلزات از دیگر گروه‌های عناصر ، کاملا متفاوت دارد.

اختلاف عمده فلزات و دیگر جامدات و مایعات ، در توانایی هدایت گرما و الکتریسیته است. هادی خوب آزمایش‌های مربوط به گرما جسمی است که ذرات آن طوری تنظیم شوند که بتوانند آزادانه نوسان یافته و به ذرات مجاور خود نیز امکان نوسان آزاد را بدهند. "گرم شدن" همان نوسانات سریع یون‌ها و الکترون‌ها است. در فلزات چون گروه الکترون‌ها ، غبار مانند یون‌ها را احاطه می‌کنند، طبعا هادی‌های خوبی برای حرارت هستند (رسانش گرمایی فلزات).

مقاومت فلز

مقصود آن مقدار باری است که فلز می‌تواند تحمل کرده ، نشکند. بسیاری از فلزات ، وقتی گرم هستند، اگر تحت فشار قرار گیرند، شکل خود را زیادتر از موقعی که سرد هستند، تغییر می‌دهند. بسیاری از فلزات در زیر فشار متغییر مانند نوسانات ، آسانتر از موقعی که سنگین باری را تحمل می‌کنند، می‌شکنند.

چرا فلزات ظاهر درخشنده یا براق دارند؟

دلیل اول آن است که با طرح ریزی و براق کردن صحیح می‌توان فلزات را به شکل خیلی صاف تهیه کرد. گر چه آنها نیز تصاویر را خوب منعکس می‌کنند، ولی ظاهر سفید و درخشان بیشتر قطعات فلزی صیقلی شده را ندارند. بطور کلی جلا و درخشندگی فلز بستگی دارد به گروه الکترون‌های آن دارد.

الکترون‌ها می‌توانند هر نوع انرژی را که به روی فلزات می‌افتد جذب کنند؛ زیرا در حرکت آزاد هستند. بیشتر انرژی الکترون‌ها از تابش نوری است که به آنها می‌افتد، خواه نور آفتاب باشد یا نور برق. اکثر فلزات همه انرژی جذب شده را پس می‌دهند، به همین دلیل ، نه تنها درخشان بلکه سفید به نظر می‌آیند.

چرا فلزات تغییر شکل می‌دهند؟

بسیاری از فلزات در حرارت ویژه‌ای ، آرایش یون‌های خود را تغییر می‌دهند. با تغییر ترتیب آرایش یون‌های بسیاری از خصوصیات دیگر فلز نیز دگرگون می‌شود و ممکن است فلز کم و بیش شکننده ، قردار ، بادوام و قابل انحنا شود یا اینکه انجام کار با آن آسان گردد. بسیاری از فلزات در هنگام سرد بودن ، به سختی تغییر شکل می‌پذیرند. بیشتر فلزات جامد را به زحمت می‌توان در اثر کوبیدن به صورت ورقه و مفتو‌ل‌های سیم در آورده ، ولی اگر فلز گرم شود، انجام هر دو آسان

آلیاژها

آلیاژ مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن‌را فلز پایه می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی و یا غیرفلزی است.[۱] آلیاژ معمولاً خواصی متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. بسته به میزان همگنی در اختلاط عناصر، آلیاژ می‌تواند تک فاز یا چند فازی باشد. هدف از آلیاژسازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و غیره‌ست. خواص فیزیکی آلیاژ با نمودار فازی توصیف می‌شود.

معمولاً آلیاژها بر اساس درصد وزنی عناصر موجودشان گزارش می‌شوند. بر اساس تعداد عناصر، آلیاژ را دوتایی، سه‌تایی و غیره می‌نامند. برای بیان یک آلیاژ مشخص با دامنه متغیر از درصد عناصر، اصطلاح سیستم بکار می‌رود. مثلاً، فولاد سیستم آلیاژی دوتایی از آهن و کربن است که در این سیستم آلیاژی دامنه کربن بین ۰.۰۲تا ۲.۱۴درصد قابل‌تغییر است.

به محلول جامدی که حداقل یکی از اجزای آنها فلز بوده و خواص فیزیکی وشیمیایی فلزی داشته باشند، آلیاژ فلزی و به محلول‌های جامدی که حداقل یکی از اجزای آن‌ها سرامیکی بوده و خواص سرامیکی داشته باشند، آلیاژ سرامیکی گفته می‌شود.