آلیاژها : هنر ترکیب فلزات در زندگی روزمره
آلیاژ دقیقاً چیست؟
تصور کنید بخواهید یک قاشق محکم بسازید. اگر از مس خالص استفاده کنید، خیلی زود خم میشود. اگر از قلع خالص استفاده کنید، شکننده است و میشکند. اما وقتی این دو را با هم ترکیب کنید، به برنز میرسید؛ آلیاژی سخت و بادوام. به زبان ساده، آلیاژ(Alloy) مخلوطی همگن از دو یا چند عنصر است که دستکم یکی از آنها فلز است. هدف اصلی از ساخت آلیاژ، دستیابی به ویژگیهایی است که در عناصر خالص وجود ندارد؛ مثل افزایش استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، یا حتی تغییر رنگ.
یک مثال روزمره: طلای خالص (طلای 24 عیار) بسیار نرم است و جواهرسازی با آن سخت است. به همین دلیل آن را با فلزاتی مثل مس یا نقره ترکیب میکنند تا طلای 18 عیار یا 14 عیار بهدست آید؛ آلیاژی که هم سختتر است و هم درخشش بیشتری دارد.
<!-- باکس نکته: فرمول ساده شده -->دستهبندی آلیاژها بر اساس عنصر پایه
آلیاژها را معمولاً بر اساس فلزی که درصد بیشتری در ترکیب دارد طبقهبندی میکنند. بیایید با چند نمونهٔ آشنا در جدول زیر بیشتر آشنا شویم:
<!-- رپر جدول ریسپانسیو -->| دستهٔ آلیاژ | عناصر تشکیلدهنده | یک مثال معروف | کاربرد در زندگی روزمره |
|---|---|---|---|
| آلیاژهای آهن (فولادها) | آهن + کربن (و گاهی عناصر دیگر) | فولاد زنگنزن | قاشق و چنگال، سینک ظرفشویی |
| آلیاژهای مس | مس + روی (برنج) یا مس + قلع (برنز) | برنج | دستگیرهی در، شیرآلات، آلات موسیقی |
| آلیاژهای آلومینیوم | آلومینیوم + منیزیم / سیلیسیم | دورآلومین | بدنهٔ هواپیما، قاب دوچرخه |
از پلهای فولادی تا سیمهای برق: چرا آلیاژ انتخاب اول است؟
شاید با خودتان بگویید «خب، چرا مستقیماً از آهن استفاده نکنیم؟» آهن خالص در برابر رطوبت به سرعت زنگ میزند و استحکام کافی برای ساخت یک پل را ندارد. اما فولاد که آلیاژ آهن و کربن است، هم محکمتر است و هم با اضافه کردن عناصری مثل کروم میتوان آن را در برابر زنگزدگی مقاوم کرد (فولاد زنگنزن).
مثال دیگر: سیمهای برق فشار قوی را در نظر بگیرید. اگر از مس خالص استفاده کنند، سیم بسیار سنگین میشود. مهندسان به کمک آلیاژ آلومینیوم، سیمهایی سبکتر ولی همچنان رسانا ساختهاند. یا در آشپزخانه، اینوار(Invar) که آلیاژ آهن و نیکل است، در ساخت قابلمههای مخصوص به کار میرود چون در برابر گرما تغییر شکل نمیدهد.
چهار پرسش و اشتباه رایج دربارهٔ آلیاژها
❓ اشتباه اول: «آلیاژ همان محلول است؟»
پاسخ: بله، از نظر علم مواد، بسیاری از آلیاژها نوعی محلول جامد هستند. یعنی اتمهای عنصر حلشونده در میان اتمهای فلز پایه جای میگیرند، درست مثل نمک که در آب حل میشود. اما بعضی آلیاژها هم ترکیب بینفلزی هستند.
❓ باور غلط: «طلای سفید یک فلز جداگانه است»
پاسخ: طلای سفید هم یک آلیاژ است. از ترکیب طلای زرد با فلزاتی مثل پالادیوم یا نیکل به دست میآید و لایهای از رودیوم روی آن میکشند تا سفید و براق شود.
❓ سوال رایج: «آیا همهٔ آلیاژها از دو فلز ساخته میشوند؟»
پاسخ: خیر. گاهی یک نافلز مثل کربن (در فولاد) یا سیلیسیم (در برخی آلیاژهای آلومینیوم) هم وارد ترکیب میشود و خواص را بهبود میبخشد.
❓ تصور نادرست: «هر چه فلز خالصتر باشد، بهتر است»
پاسخ: در بسیاری از کاربردها، آلیاژها بسیار کاربردیتر از فلز خالص هستند. مثلاً آلومینیوم خالص بسیار نرم است، اما آلیاژ آن در بدنهٔ هواپیما استحکام فوقالعادهای دارد.
? پاورقی: معادل و توضیح چند واژه
[1]آلیاژ (Alloy): ترکیبی همگن از دو یا چند عنصر که دستکم یکی فلز است.
[2]فولاد زنگنزن (Stainless Steel): آلیاژ آهن و کربن به همراه حداقل 10.5% کروم که در برابر خوردگی مقاوم است.
[3]برنز (Bronze): آلیاژ مس و قلع، معمولاً برای ساخت مجسمه و ظروف.
[4]برنج (Brass): آلیاژ مس و روی، پرکاربرد در شیرآلات و قطعات تزئینی.
