Struttura, tipi e caratteristiche dei metalli non ferrosi

il metalli non ferrosi sono tutti quelli che mancano o hanno quantità trascurabili di ferro. Questi, in diverse proporzioni di massa, sono utilizzati per la creazione di leghe che presentano proprietà fisiche migliori rispetto ai singoli metalli.

Pertanto, le sue strutture cristalline e le interazioni metalliche sono la pietra angolare delle applicazioni delle leghe non ferrose. Tuttavia, questi metalli puri trovano meno utilizzi perché sono molto sensibili e reattivi. Per questo motivo, funzionano meglio come base e additivo per leghe.

Il bronzo è una lega non ferrosa; Consiste principalmente di una miscela dorata di rame e stagno (statua nell'immagine sopra). Il rame della lega è ossidato e forma CuO, un composto che annerisce la sua superficie dorata. In ambienti umidi, CuO idrata e assorbe anidride carbonica e sali per formare composti blu-verdi.

Ad esempio, la Statua della Libertà è ricoperta da strati di carbonati di rame (CuCO₃) noto come patina. In generale, tutti i metalli sono ossidati. A seconda della stabilità dei loro ossidi, proteggono in misura maggiore o minore le leghe dalla corrosione e da fattori esterni.

indice

• 1 struttura
  • 1.1 Hexagonal compact (hcp)
  • 1.2 Compact cubic (ccp)
  • 1.3 Cubico centrato sul corpo (Ccn)
• 2 tipi
• 3 Caratteristiche e proprietà
• 4 esempi
  • 4.1 Rame
  • 4.2 Alluminio
  • 4.3 Zinco e magnesio
  • 4.4 Titanio
  • 4.5 Superamenti
• 5 riferimenti

struttura

Il ferro è solo uno dei metalli in natura, quindi le strutture e le leghe dei metalli non ferrosi sono più diversificate.

Tuttavia, in normali condizioni più metalli ha tre strutture cristalline fissate dalla sua legami metallici: HEP cubico (hcp), cubico compatto (PCC) e corpo centrato (BCC).

Compatto esagonale (hcp)

In questa struttura, gli atomi metallici sono confezionati sotto forma di un prisma esagonale, sfruttando così tutti gli spazi.

Di tutte le strutture, questa è la più densa, quindi ci si può aspettare che i metalli siano gli stessi. In questo, tutti gli atomi sono circondati da dodici vicini.

Esempi

- Titanio (Ti).

- Zinco (Zn).

- Magnesio (Mg).

- Cadmio (Cd).

- Cobalto (Co).

- Rutenio (Ru).

- Osmio (Os).

- Metalli alcalino terrosi (ad eccezione di bario e francio).

Compatto cubico (ccp)

Questa struttura cristallina è meno densa dell'hcp, e in questo ogni atomo è circondato da dodici vicini.

Qui, gli interstizi (spazi vuoti) sono più grandi che nel caso di hcp, quindi questi metalli possono contenere in queste molecole e piccoli atomi (come l'idrogeno molecolare, H₂).

Esempi

- Alluminio (Al).

- Nickel (Ni).

- Argento (Ag).

- Rame (Cu).

- Oro (Au).

- Rodio (Rh).

- Iridium (Vai).

Cubico centrato sul corpo (Ccn)

Delle tre strutture, questa è la meno densa e compatta, essendo allo stesso tempo quella che presenta gli interstizi di maggiori volumi.

Pertanto, accoglie più facilmente piccole molecole e atomi. Allo stesso modo, in questo cubo ogni atomo è circondato da otto vicini.

Esempi

- Vanadio (V).

- Niobio (Nb).

- Cromo (Cr).

- Metalli alcalini.

- Tungsteno (W).

Inoltre, ci sono altre strutture, come le semplici cubiche e altre più complesse che consistono in arrangiamenti meno densi o distorti dei primi tre. Tuttavia, le strutture cristalline di cui sopra si applicano solo ai metalli puri.

In condizioni di elevata impurità, pressione e temperatura, queste disposizioni sono distorte e, quando sono componenti di una lega, interagiscono con altri metalli per generare nuove strutture metalliche.

Infatti, l'esatta conoscenza e manipolazione di queste disposizioni consente la progettazione e l'elaborazione di leghe con proprietà fisiche desiderate per uno scopo specifico.

tipo

In termini molto generali, i metalli non ferrosi possono essere classificati in tre tipi: pesante (piombo), leggero (rame e alluminio) e ultraleggero (magnesio). A loro volta, questi sono divisi in due sottoclassi: quelli con punti di fusione medi e quelli con punti di fusione alti.

Altri tipi di metalli non ferrosi corrispondono a metalli nobili (o preziosi). Esempi di questi sono i metalli con strutture in ccp (ad eccezione dell'alluminio, del nichel e altri).

Allo stesso modo, i metalli delle terre rare sono considerati non ferrosi (cerio, samario, scandio, ittrio, tulio, gadolinio, ecc.). Infine, i metalli radioattivi contano anche come non ferrosi (polonio, plutonio, radio, francio, astato, radon, ecc.).

Caratteristiche e proprietà

Anche se le caratteristiche e le proprietà dei metalli variano nei loro stati puri e nelle leghe, presentano delle generalità che li differenziano dai metalli ferrosi:

- Sono malleabili ed eccellenti conduttori elettrici e termici.

- Sono meno colpiti dai trattamenti termici.

- Hanno una maggiore resistenza contro l'ossidazione e la corrosione.

- Non presentano così tanto paramagnetismo, che permette loro di essere materiali usati per applicazioni elettroniche.

- I suoi processi di produzione sono più semplici, tra cui fusione, saldatura, forgiatura e laminazione.

- Hanno colorazioni più attraenti, quindi trovano usi come elementi ornamentali; Inoltre, sono meno densi.

Alcuni dei suoi svantaggi rispetto ai metalli ferrosi sono: bassa resistenza, costi elevati, richieste inferiori e minore abbondanza mineralogica.

Esempi

Nell'industria metallurgica ci sono molte opzioni nella produzione di metalli e leghe non ferrose; i più comuni sono: superleghe a base di rame, alluminio, zinco, magnesio, titanio e nichel.

rame

Il rame è stato utilizzato per un'ampia varietà di applicazioni grazie alle sue proprietà vantaggiose, come le sue elevate conducibilità termiche ed elettriche.

È resistente, malleabile e duttile, così che è possibile ottenere molti disegni pratici: dalle pipe ai vasi e monete. Inoltre è stato utilizzato nel rinforzo della chiglia delle barche e trova molto uso nell'industria elettrica.

Anche se allo stato puro è molto morbido, le sue leghe (tra questi ottone e bronzo) sono più resistenti e sono protette da strati di Cu₂O (ossido rossastro).

alluminio

È un metallo considerato leggero a causa della sua bassa densità; Ha elevate conducibilità termiche ed elettriche ed è resistente alla corrosione grazie al rivestimento Al₂O₃ che protegge la sua superficie.

Date le sue proprietà, è un metallo ideale soprattutto nell'aeronautica, nell'industria automobilistica e delle costruzioni, tra gli altri.

Zinco e magnesio

Le leghe di zinco (come KAYEM, con il 4% di alluminio e il 3% di rame in massa) sono utilizzate per la produzione di getti complessi. È destinato a lavori di costruzione e ingegneria.

Nel caso del magnesio, le sue leghe hanno applicazioni in architettura, così come alloggiamenti per biciclette, parapetti per ponti e strutture saldate.

Trova inoltre impiego nell'industria aerospaziale, nei macchinari ad alta velocità e nelle attrezzature di trasporto.

titanio

Il titanio forma leghe leggerissime. Sono super resistenti e sono protetti dalla corrosione da uno strato di TiO₂. La sua estrazione è costosa e ha una struttura cristallina superiore a 882 ° C.

Inoltre, è biocompatibile, quindi può essere utilizzato come materiale per protesi mediche e impianti. Inoltre, il titanio e le sue leghe sono presenti nei macchinari, nella marina, nei componenti a getto e nei reattori chimici.

superleghe

Le superleghe sono fasi solide molto resistenti composte da nichel (come metallo base) o cobalto.

Sono utilizzati come palette nelle turbine e nei motori degli aeromobili, nei materiali per reattori che resistono alle reazioni chimiche aggressive e alle apparecchiature degli scambiatori di calore.

riferimenti

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Teoria della produzione di metalli non ferrosi e leghe. Università tecnica di Ostrava.
2. Dr. C. Ergun. Leghe non ferrose Estratto il 21 aprile 2018 da: users.fs.cvut.cz
3. Adana Scienza e Tecnologia. Metalli non ferrosi. Estratto il 21 aprile 2018 da: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Tecnologia dei materiali. Editoriale Trillas S.A. (1a edizione, Messico). P. 282-297.
5. Materiali ferrosi e metalli non ferrosi e leghe. [PDF]. Estratto il 21 aprile 2018 da: ikbooks.com
6. La differenza tra metalli ferrosi e non ferrosi. (23 settembre 2015). Estratto il 21 aprile 2018 da: metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Perché la statua della libertà è verde? Estratto il 21 aprile 2018 da: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 maggio 2014). La struttura cristallina dei metalli. Estratto il 21 aprile 2018 da: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18 marzo 2009). Raccordi in rame [Figura]. Estratto il 22 aprile 2018 da: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22 febbraio 2007). confezione da sei-fermacarte. Estratto il 22 aprile 2018 da: flickr.com