تقريبًا كل المواد التي نريدها تختبيء في مكان ما في هذا الكوكب تحت أقدامنا؛ من الذهب الذي نرتديه في شكل المجوهرات إلى النفط الذى يملأ سياراتنا.
الأرض مَخزن من المواد المذهلة التي يمكن أن تُزودنا تقريبًا بكل حاجاتنا، العناصر الكيميائية هى اللبِنات الأساسية التي تُصنع منها جميع المواد داخل الأرض، هناك 90 عنصرًا او أكثر توجد في الطبيعة والغالبية منهم من المعادن ولكن، على الرغم من فائدة المعادن، انهم أقل أحيانًا من الكمال للعمل في حاجة نحتاج إليها للقيام بها، لنأخذ الحديد على سبيل المثال، فهو معدن قوي بشكل مثير للدهشة، ولكن يمكن أن يكون هَش جدًا ويُمكن أن يصدأ أيضًا بسهولة في الهواء الرطب، أو ماذا عن الألومنيوم كمثال، إنه معدن خفيف جدًا، ولكن في حالته النقية، يكون لين جدًا وضعيف ليكون ذات فائدة كبيرة، هذا هو السبب في أن معظم (المعادن) التي نستخدمها هى في الواقع ليست معادن على الإطلاق ولكنها (السبائك – (Alloy: و هى المعادن التي تُخلط جنبًا إلى جنب مع غيرها من المواد لجعلها أقوى وأصلب، وأخف وزنًا، أو أفضل بطريقة أخرى عن حالتها النقية؛ السبائك في كل مكان حولنا، من حشوات الأسنان لدينا وسبائك الاطارات على سياراتنا إلى الأقمار الصناعية وغيرها، دعونا نلقي نظرة فاحصة على ما هي عليه، والسبب في انهم مفيدون جدا!
حسنا؛ ماهى السبائك ومم تتكون؟
أفضل طريقة للتفكير في السبيكة هي كمادة تتكون من عنصرين كيميائيين مختلفين، واحد من هذين العنصرين هو معدن، وأهم مكون معدنى في السبائك (يمثل في كثير من الأحيان 90 في المئة أو أكثر من السبائك) يسمى المعدن (الرئيسي –main metal) او( المعادن الأساسية – base metal)، المكونات الأخرى للسبائك (التي تسمى عوامل صناعة السبائك- Alloying agent) يمكن أن تكون إما معادن أو لافلزات وتكون موجودة بكميات أصغر بكثير (وأحيانًا أقل من 1٪ من المجموع).
هيكل السبائك
إذا نظرتم إلى معدن من خلال المجهر الالكترونى، يمكنك أن ترى الذرات داخله مُرتبة في بنية منتظمة تسمى (شبكية بلورية – crystalline lattice).
(تخيل إسقاط كرات بلاستيكية قليلة في صندوق من الورق المقوى حيث أنها تُرتب أنفسها عشوائياً بين الرخام.)
السبائك الاستبدالية ) – Substitution alloys)
وبها تحل ذرات (عوامل صناعة السبائك – Alloying Agent) محل ذرات
(المعدن الرئيسى – Main element) ولن يحدث ذلك النوع من السبائك إلا اذا كانت ذرات كلتا المعدنين متماثلة فى الحجم، معظم السبائك الاستبدالية، العناصر المكونة لها تمامًا قرب بعضها البعض في الجدول الدوري، على سبيل المثال، النحاس، تحل ذرات النحاس فيها محل ذرات الزنك، يعمل النحاس كسبيكة لأن النحاس والزنك قريبين من بعضهم البعض في الجدول الدوري وذراتهم ذات حجم مماثل تقريبًا.
– السبائك الفراغية )Interstitial alloys)
سبائك يمكن أن تتشكل أيضًا إذا كانت ذرات (عوامل صناعة السبائك ALLOYING AGENTS ) أصغر بكثير جدًا من ذرات المعدن الرئيسي، في هذه الحالة، فإن ذرات العوامل تنزلق بين ذرات المعدن الرئيسي (في الفجوات )، وتُعطى ما يسمى السبيكة الفراغية؛ الحديد الصلب هو مثال لسبيكة فراغية شارك فيها عدد صغير نسبيًا من ذرات الكربون تنزلق في الفجوات بين ذرات ضخمة في الشبكة البلورية للحديد.
وفى الصورة التالية أشكال السبائك
كيف تتصرف السبائك؟
يستخدم الناس السبائك لأن المعادن لا تمتلك الخصائص المطلوبة لتنفيذ اعمال معينة، فمثلًا الحديد هو مادة بناء رائعة ولكن الصلب (هى سبائك مصنوعة عن طريق إضافة كميات صغيرة من الكربون غير المعدني إلى الحديد) هو أقوى، أكثر صلابة، وغير قابل للصدأ، الألومنيوم هو معدن خفيف جدًا لكنه أيضًا لين جدًا في شكله النقي، إضافة كميات صغيرة من الماغنيسيوم، والمنجنيز، والنحاس وينتج لكم سبائك الألومنيوم الرائعة التى تسمى (Duralumin) مزيج من ألمونيوم و نحاس، وهي قوية بما يكفي لصناعة الطائرات؛ السبائك تظهر دائما مزايا كثيرة مقارنة بالمعدن الرئيسي في واحدة أو أكثر من الخصائص الفيزيائية الهامة الخاصة بهم (أشياء مثل القوة والمتانة، والقدرة على توصيل الكهرباء، والقدرة على تحمل الحرارة)؛ عموما، السبائك أقوى وأصلب من معادنها الرئيسية، وأقل ليونة (أصلب للعمل).
إعداد/ترجمة/مراجعة: Esraa Adel
المصدر : http://sc.egyres.com/RfGir
#الباحثون_المصريون
