alierbulut
43 Takipçi | 16 Takip
29 01 2009

Alaşımlar ve özellikleri

Alaşımlar ve özellikleri

Alaşım, bir metal elementin başka metaller ya da herhangi başka elementler ile homojen karışımıdır. Alaşımlar karışımdaki metallerin özelliklerinden farklı özellikler gösterirler. En bilinen alaşımlara; tunç (bakır-kalay), pirinç (bakır-çinko), lehim (kalay-kurşun) ve cıva alaşımları olan amalgamlar örnek verilebilir. Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemeler üretilmesinde yaygın olarak kullanılır.

Cıva yalnız demir ve platin madenleriyle malgama yapmaz. Madenlerin çeşitli özellikleri vardır. Bazı madenler yumuşak yalnız başına kullanılamazlar. Altın ve gümüş gibi. Bazı madenler ise döküme elverişli değildirler. Bakır gibi, bazıları kolayca aşınabilirler. Bazıları dayanıklı veya dayanıksızdırlar. Bazıları yüksek ve bazıları da alçak sıcaklıkta ergirler. İşte madenlerin gösterdikleri bu çeşitli özelliklerden ötürü teknikte layıkıyla faydalanmak için ve daha elverişli olmalarını temin amacıyla alaşımlar yapıldı. Mesela bakır döküme elverişli olmadığından bakırı kalayla birlikte eriterek tunç ve çinko ile eriterek pirinç alaşımları yapıldı. Alaşımlar; kendisini meydana getiren madenlerin erime noktalarından daha aşağı derecede eridikleri için teknikte kullanılmaya elverişlidirler.

Alaşımların Elde Edilmesi
Alaşımlar: Birden fazla çeşitli maden parçaları eritilmek suretiyle elde edilir. Madenlerin oksitlenmelerine engel olmak için kömür tozu ile örtülür ve toprak bir pota içerisinde eritilir. Eğer madenlerden biri uçucu ise diğer maden erimekte iken diğeri ile karıştırılır. Uçmadan meydana gelecek eksikliği tamamlamak için biraz fazla miktar maden konur.
Çok miktarda alaşım elde etmek için reverber fırınlarında ergitilerek yapılır
Alaşımların Özellikleri
• Alaşımlar, yoğun olup maden parlaklığında, ısı ve elektriği iletirler. Bazıları beyazdır. Fakat bakır ve altın gibi renkli madenler yeteri miktarda bulunursa alaşımlar renklidir.
• Genel olarak alaşımlar, kendini teşkil eden maddelerden daha sert, fakat daha az levha haline gelebilir ve dayanıklıdırlar. Çok fazla levha ve yaprak haline gelebilen altın, antimon veya kurşun ile karıştırıldığı zaman sert ve kırılabilir.
• Bakırda, kalayla birleştiği zaman levha haline gelebilme özeliğini kaybeder.
• Alaşımlarda her iki metal, hem katı hem de sıvı halinde birbiri içerisinde ergimiştir.
• Metaller birbiri içerisinde erimezler. Bu takdirde alelade bir karışım meydana gelmiştir. Bu alaşım mikroskop altında iki çeşit kristal gösterir. Kurşun-Antimon alaşımı gibi.
• Alaşım kristali, her iki atom sayıları oranında ihtiva eder. Sodyum malgaması, Bakır-Çinko alaşımı, Alüminyum-Bakır alaşımı, Demir- Karbon alaşımı gibi. Fakat bu şekildeki alaşımlar teknik bakımdan kullanılmaya elverişli değildir. Çünkü bunlar çok kırılıcıdır.
• Alaşımlar genellikle kendilerini meydana getiren metallerden daha az aktiftirler. Örneğin, sodyum malgaması suyu daha yavaş ayrıştırır. Halbuki sodyum suya çok kuvvetli etki yapar.
Alaşımlar: Yapılarına giren az eriyebilen madenlerden daha fazla ve daha kolaylıkla eriyebilir. Bir kısmı bu madenlerden en ziyade eriyebilen madenin erime derecesinden daha aşağı bir derecede erir. Mesele kurşun 3350C, bizmut 2640C, kalay 2280C eridiği halde Bi8, Pb5, Sn3 kısımlardan ibaret olan alaşım 94,50C de erir.(Darcet) darse alaşımı.
Bakır ve kalay alaşımı zamanla dayanıklılığını kaybeder. Bakır birçok alaşımların yapısına girer. Kıymetli madenlerden gümüş ve altına sertlik verir. Parlaklık ve renklerini bozmadan, inceliklerini korur.


Kimyasal Özellikleri
• Uçabilen bir madeni bulunan alaşımları ısı analiz eder. Bundan altın ve gümüş elde etmekte faydalanılır.Altın veya gümüş tozu önce cıva ile karıştırılır.Güderiden süzülerek cıvanın fazlası çıkarılır ve sonra alaşım ısıtılarak uçabilen madde ayırt edilir. Alaşımlar, alaşımları teşkil eden maddelerden daha az oksitlenebilen ve asitlerden daha az etkilenebilen karışımlardır.
• Genel olarak oksijen, alaşımlar üzerine etki eder. Bu halde madenden biri bir asit oksidi, diğeri, bir baz oksidi yapar. İşte bunun içindir ki kalay ve kurşun, antimon ve potasyumdan ibaret alaşımlar alevle yanar. Bazı madenler kimyaca birleşmişler ve birtakım alaşımlar yapmışlardır.
• Mesela; (Sodyum cıva malgaması),(Bakır çinko),(Alüminyum bakır),(Demir karbon) bileşikleridir.Fakat bu alaşımların teknikte kullanılmaları elverişli değildir. Çabuk kırılabilirler. Bu alaşımlar belirli oranlar kanununa göre teşekkül etmişlerdir.
• Alaşımların mikroskopla incelenmelerine gelince; bir alaşımın parlak yüzeyi üstüne asitler veya bazı kimyasal ayıraçlar dökülürse alaşımda muhtelif renkler görülür. Etkimeler birbirinden farklıdır. Madenin cinsine göre çeşitli irili ufaklı çukurlar meydana gelir eski şekliyle karşılaştırılır. Mikroskopta incelenir ve fotoğrafı alınır.

Önemli Alaşımları Bulunan Elementler[4]

Bakır (Cu)
Bakır, önemli alaşımların çoğunun bileşimine girer. Değerli madenlerle karışarak , onlara, renk ve parlaklıklarını bozmaksızın sertlik ve ince kısımlarını bile koruma özelliği verir.
Bronzlar (tunçlar); Bakır, kalay ile çok önemli olan tunçları teşkil eder. Topların tuncu dayanıklılık bakımından önemlidir. Çanların tuncu, top tuncuna göre kalayın daha çok oranda bulunduğu tunçtur. Bu tunç kırılabilir, fakat çok tınlar.
Bakır alüminyum ile çok sert bir tunç meydana getirir. Silisli ve fosforlu tunçlar da vardır.
Bakır, çinko ile pirinci oluşturur. Çinko ve nikel ile de mayekor (taklit gümüşü) yapar.
Çinko (Zn)
Çinko, daima alaşımları halinde kullanılır. En önemli alaşımları pirinç, bronz ve beyaz metaldir. Pirinç; çinko ve bakır alaşımı olup, alaşımda bu iki metalin oranları çok değişiktir. Fakat en çok kullanılan tipinde bakır %60, çinko %40 oranında bulunur. Bronz; Bakır ve kalay alaşımı olup, bir miktar çinko ilave edilir. Beyaz metal; çinko bakır,alüminyum ve magnezyum metalleri karışımından ibaret bir alaşımdır. Son zamanlarda, otomobil endüstrisinde karbüratör, yakıt pompası, radyatör, kapı kolları v.b. gibi parçaları yapmakta çok kullanılır.
Çinkonun ikinci derecede önemli bir alaşımı Alman gümüşüdür. (Yeni gümüş). Bileşimi; bakır, nikel ve çinko metallerinden ibarettir. Alaşımın gümüşle ilgisi olmamasına rağmen, gümüşe benzediği için bu isim verilmiştir.
Alüminyum(Al)
Alüminyum tunçları, ekonomi bakımından, elektrik fırınında 70 kg bakır ile 40 kg korenden veya boksitle kömür parçalarından oluşan karışım ısıtılarak yapılır; alümin Al2O3 indirgenir. Karbon monoksit çıkar ve %14 alüminyumu bulunan bir alaşım elde edilir. Bu alaşım yeter miktarda bakır ile beraber eritilirse, tunçtan daha çok dayanıklı alaşımlar elde edilir.
Demirli alüminyum; işlemde bakır yerine font konularak, %90 demir ve %10 alüminyumu bulunan demirli alüminyum (Ferro-Alüminium) elde edilir. Bu alaşım demir veya çeliği arıtmak için kullanılır. 10 kısım alüminyum ve 90 kısım bakırdan ibaret alaşımlar alüminyum tuncunu yapar; bu alaşım altın parlaklığını ve demirin sağlamlığını haizdir. Bu alaşım, 1 kg bakır ve 1 kg çinko ile beraber tekrar edilirse adi pirinçten daha sağlam ve daha sert alüminyum pirinci meydana gelir. Alüminyum pirinci nikel ile beraber tekrar eritilirse, gayet dayanıklı ve kolaylıkla kalıba dökülebilir bir yeni alaşım meydana gelir. 10 kısım kalay ve 100 kısım alüminyumdan ibaret alaşım, alüminyumun renk ve bir dereceye kadar hafifliğini korur. Daha kolay ,işlenir. Alüminyumu lehimler.
Silimin: %86 alüminyum ve %14 silisyumdan ibarettir. Bunlardan başka duralüminyum, magnalyum ve elektron alaşımları da vardır.
Alüminyumun gümüş, altın ile olan alaşımları da ziynet yapmakta kullanılır.
Kurşun (Pb)
Kurşun alaşımlarını yapmada maksat, sert, sert olduğu kadar esnek ve kırılmaya karşı dayanıklı, erime noktaları düşük bir metal karışımı elde etmektir. Bunlar arasında en önemlileri;
Lehim; Erime noktası 182oC olan bu alaşım %40 kurşun, %60 kalaydan oluşur.
Kurşun-antimon alaşımı: Bileşimi: %13-25 kurşun, %75-87 antimondur. Çok sert olup kırılganlıkları biraz fazladır. Yüksek basınçlara dayanamazlar. Bu kötü özelliği ortadan kaldırmak için karışıma bir miktar kalay ilave edilir. Örnek; %73 kurşun, %15 antimon ve %12 kalaydan ibaret alaşımdan matbaa harfleri yapılır. Sert ve basınca dayanıklıdır.

Alaşımların Üretim ve Kullanımı

Alaşım üretiminde çeşitli yöntemler kullanılır. Ergitme sureti ile karıştırma, mikroskopik boyutlarda toz karış yüksek basınç altında preslenerek sinterlenmesi (yüksek sıcaklıklarda ısıtma) bunlardan bazılarıdır. Cıva elementinin birçok metal ile kolayca amalgam oluşturabilme özelliği de alaşım üretiminde kullanılır.

Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemelerin üretilmesini sağlar. Yüksek sıcaklıklar, aşınma, kimyasal etkiler, metal yorgunluğu vb. gibi her türlü etkilere saf metallerin yetersiz kaldığı durumlarda, gerekli olan özellikleri sağlayan niteliklerde alaşımlar kullanılır. Örneğin demirin sertliğinin yeterli olmadığı uygulamalarda, daha sert yapıdaki demir alaşımları olan çelikler kullanılır.



En Önemli Alaşımlar
Şimdi burada bazı önemli alaşımlar incelenecektir.
Bakır alaşımları
Bakır + Kalay → Tunç
Bakır + Çinko → Pirinç
Bakır + Çinko + Nikel → Mayakor
Bakır + Çinko + Kalay → Teknik eserler tuncu
Bakır + Alüminyum → Fen aygıtlarında, deniz valfleri, pervaneler, dümenler.

Altın, gümüş ve altın, bakır alaşımları
Altın + Gümüş → Yeşil altın
Altın + Gümüş → Solmuş yaprak altını
Altın + Gümüş → Su yeşili altını
Altın + Gümüş + Bakır → Roz altını
Altın + Gümüş + Bakır → Sarı, çok beyaz, değerli İngiliz altını
Kurşun alaşımları
Kurşun + Kalay → Lehim
Kurşun + Arsenik → Saçma ve mermi
Kurşun + Antimon + Kalay → Matbaa harfleri
Demir alaşımları
Krom + Demir→Tel-silindir yatakları
Demir + Nikel → Fen aletleri
Demir + Nikel → Ampul teli
Demir + Molibden → Yüksek hızlı dökümde
Demir + Volfram → Parça dökümünde (tungsten çeliği)
Demirin fosforlu, karbonlu, silisyumlu, çelikleri de önemli alaşımlardandır.

Nikel alaşımları
Bakır + Nikel →Asit tankları (Monel Metal)
Nikel + Krom → Elektrik demiri ve elektrik ızgarası.

Bazı maddelerin alaşımı bileşim yüzdesi ve kullanılan yerleri

 

En Çok Bulunan Metal       Adı                 Bileşim yüzdesi              Bazı kullanış yeri

 

ALÜMİNYUM              Duralumin               Al-95, Cu-4, Mg-1     Uçak endüstrisinde

 

ALÜMİNYUM             Mağnalyum             Al-90, Mg-10        Uçak endüstrisi ve terazilerde

BİZMUT                      Wood metali             Bi-50, Pb-25, Sn-12,5, Cd-12,5  Elektrik

                                                                                                    sigortalarında

BAKIR                         Alüminyum bronzu  Cu-90,Al-10                Fen aletlerinde

 

BAKIR                         Çan metali                   Cu-75,Sn-25               Çan imalinde

 

BAKIR                          Pirinç                          Cu-65,Zn-35            Elektrik malzemesi imalinde       

 

BAKIR                         Bronz                            Cu-82, Sn-16, Zn-2    Madalya ve heykelde

 

BAKIR                        Alman gümüşü             Cu-50 Ni-25 Zn25  Elektrik reostalarında

 

BAKIR                        Top metali                    Cu-90, Sn-10          Top imalinde

 

BAKIR                       Nikel para                     Cu-75, Ni-25           Para basmada

 

ALTIN                      Altın para                    Au-90, Cu-10          Altın para basmada

 

ALTIN                     18 ayar altın                 Au-75, Cu-25            Mücevhercilikte

 

ALTIN                     Beyaz altın                    Au-65, Ni-35            Mücevhercilikte

 

DEMİR                    Krom çeliği                   Fe-97, Gr-3               Silindir yatağı, tel

 

DEMİR                    Sert demir                     Fe-86, Si-14              Asit tankı

 

DEMİR                    İnvar                               Fe-64, Ni-36            Fen aletleri

 

DEMİR                    Manganez  çeliği            Fe-86, Mn-14         Kasa, dolap, taşkırıcı

 

DEMİR                    Molibden çeliği               Fe-95, Mo-5         Yüksek hızlı dökümde

 

DEMİR                   Nikel çeliği                      Fe-94, Ni-6          Asma köprü yapmakta

 

DEMİR                   Platinit                          Fe-85, Ni-15             Ampul teli

 

DEMİR                    Silisyum çeliği               Fe-97, Si, 3               Otomobil yayı

 

DEMİR                   Krom çeliği                 Fe-85, Si-3                  Mutfak malzemesi

 

DEMİR                   Tungsten  çeliği           Fe-92, W-8                        Parça dökümünde 

 

 

KURŞUN                  Saçma, mermi                      Pb-99,5, As-0,5  Saçma ve mermi yapımı

 

KURŞUN                  Matbaa metali                    Pb-82 Sb-15 Sn-3     Harf dökümünde

 

CIVA                        Malgamalar                  Hg+SnCu, Ag, Au       Metal elde etmek ve                                                                                                                                                  dişdolgusunda

 

NİKEL                    Monelmetal                  Ni-66, Cu-34, Fe-6      Asit tankları

 

NİKEL                    Nikrom                           Ni-60, Cr-15, Fe-25  Elektrik demiri

                                                                                                               ve elektrik ızgarası

 

NİKEL                 Perm alaşımı                   Ni-80, Fe-20        Elektrik transformatörleri

 

PLATİN                Platinium                      Pt-95, Ir-5                     Mücevhercilikte

 

GÜMÜŞ                Gümüş para                  Ag-90, Cu-10                Gümüş para basmakta

 

GÜMÜŞ             Sterlin                 Ag-62,5, Cu-37,5    İngiliz gümüş parası

                                                                              ve gümüş eşya yapımı

 

KALAY                Babbitt metal               Sn-45, Pb-40, Sb-13,Cu-2  Makine yatağı

 

KALAY                Britanya metali             Sn-90, Sb-8, Gu-2        Süs eşyasında

 

KALAY                Lehim                              Sn-60,Pb-40           Metalleri birleştirmekte

Tarihçe
Tunç Çağı'ndan kalma çeşitli tunç aletler

Alaşımların tarihi milattan önce 4. bin yıllara kadar uzanmaktadır. İran ve Mezopotamya bölgelerinde bulunan tunç dasdasd (bronz) örnekleri bu zaman diliminde tarihlenmiştir.[1] Demirden daha sert olan tunç; silah, kesici ve delici aletler, mutfak aletleri, süs eşyaları vb. yapımında günümüze değin kullanılagelmiştir.

Yapılan arkeolojik çalışmalarda Çin'in Sincan bölgesinde M.Ö. 1000 yıllarına[2] ve Hindistan'ın Merkez Ganj Vadisi ve Doğu Vindhyas bölgesinde M.Ö. 1800 yıllarına[3] tarihlenen çelik buluntulara rastlanmıştır. Sözkonusu buluntular çelik kullanımının en az 3000 yıllık bir tarihinin olduğunu belgelemektedir. Tunça göre daha sert ve dayanıklı olan demir-karbon alaşımı çelik çeşitli araç gereç yapımında yaygın olarak kullanılmıştır.

 

Kaynaklar ve dipnotlar
  1. ^ Bronze: A 3000 Year-old tradition, Sara Malone. University of North Carolina (24.03.2007).
  2. ^ Early iron in China, Korea, and Japan, Donald B. Wagner. University of Copenhagen Faculty of Humanities (24.03.2007).
  3. ^ The origins of iron working in India: new evidence from the Central Ganga Plain and the Eastern Vindhyas, Rakesh Tewari. Antiquity Journal (24.03.2007
  4. İnternet siteleri

fen bilimleri

2185
0
0
Yorum Yaz