Alaşım

Alaşım


İki ya da daha çok metalin, bazen de bir metal ile karbon gibi bir ametalin birleştirilmesiyle elde edilen metal niteliğindeki maddelere alaşım denir Örneğin pirinç bakır ile çinkonun eritilerek birbirine karıştırılmasıyla, çelik ise demire karbon katılmasıyla elde edilen birer alaşımdır

İnsanlar önce bakır ve kalay gibi basit metalleri buldular Sonraları, belki de bir yangın sırasında bu iki metal eriyip birbirine karıştığında değişik bir maddenin ortaya çıktığını gördüler Tunç ya da bronz denen bu yeni maddenin hem bakırdan, hem kalaydan daha üstün özellikleri olduğunu anlamaları alaşımların üretiminde başlangıç noktası oldu Gerçekten de bir alaşım kendisini oluşturan
bütün metallerden daha değişik özellikler taşır


Doğadaki maddelerin çoğunda atomlar birbirine sıkıca bağlanarak molekül denen birimler halinde gruplaşmıştır Oysa bütün kimyasal elementlerde olduğu gibi metallerde de atomlar moleküller halinde gruplaşmaz, tek başına bulunur İki ya da daha çok elementin bir alaşım oluşturabilmesi için bu tek tek atomların bir ölçüde gruplaşması gerekir Bazı alaşımlarda bütün atomlar, bazılarında yalnızca bir bölümü bu

gruplaşmaya katılır Örneğin pirinçte bütün bakır ve çinko atomları bir araya gelerek moleküller halinde gruplaşmıştır Çelikte ise karbon atomlarının bir bölümü demir atomlarıyla birleşerek demir karbür molekülleri oluştururken, bir bölümü bu gruplaşmaya katılmaz Çeliğin sert ya da yumuşak olması da karbon ve demir atomları arasındaki bu gruplaşmanın biçimine bağlıdır

Bir alaşım elde etmenin en kolay yolu, elementleri eriterek sıvı haldeyken birbirine karıştırmaktır Ama elementleri eritmeden birlikte ısıtarak da alaşımlar hazırlanabilir Eskiden çelik üretiminde uygulanan temel yöntem demir ve odun kömürü halindeki karbonu birlikte ısıtmaktı Katı elementleri bir arada ısıtarak alaşım elde etme yöntemi bugün de yaygın olarak uygulanır Bu üretim sürecinde metaller önce toz haline getirilerek karıştırılır, ardından sıkıştırılarak biçimlendirilir ve en sonunda ısıtılır Metallerin toz haline getirilmesini içeren bütün üretim yöntemlerine toz metalürjisi denir


Özel amaçlı uygulamalarda alaşımlar katışıksız metallerden daha çok kullanılır İki metalden oluşan bir alaşımın erime noktası bu iki bileşenin erime noktalarından daha düşük, daha yüksek ya da tam ara değerde olabilir Bu nedenle metal yüzeyleri ya da parçaları birleştirmek için, erime noktası katışıksız metallerden daha düşük olan kurşun ve kalay ya da bakır ve çinko alaşımları lehim olarak kullanılır {bak Lehimleme)


Alaşımların bir başka özelliği de genellikle bileşenlerinden daha sert ve dayanıklı olmasıdır Demire karbonun yanı sıra başka elementler katılarak özel alaşımlı çelikler elde edilebilir Sözgelimi krom çeliğe paslanmazlık özelliği kazandırır Tungsten, yüksek sıcaklıklarda bile sertliğini koruyan, sürtünmeye ve aşınmaya dayanıklı takım ya da hız çeliklerinin en önemli katkı maddesidir Bilinen 100'ü aşkın kimyasal elementten 70'i metal olarak sınıflandırılır {bak PERİYOTLAR CETVELİ) Bunların 30 kadarı da sanayide kullanılan çeşitli alaşımların bileşimine girer Bu alaşımların sayısı burada anılamayacak kadar kabarıktır; ama en önemlileri aşağıdaki gruplar içinde sınıflandırılabilir
Demir alaşımları

En önemli demir alaşımı, demir ve karbondan oluşan çeliktir Başta takım ve aletler, demiryolu rayları, inşaat gereçleri olmak üzere pek çok alanda kullanılan çeliğin yıllık üretimi milyonlarca tonu bulur Çeliğin belki de en önemli özelliği, ısıtılıp suya daldırılarak sertleştirilebilmesidir Demire karbondan başka elementlerin de
katılmasıyla elde edilen çeliklere alaşım çelikleri denir Paslanmaz çelik, hız çelikleri ve demirden daha güçlü mıknatıslanma özelliği gösteren mıknatıs çelikleri bu gruptandır
Alüminyum alaşımları

Bu alaşımlar çok hafif olduğundan hava, kara ve demiryolu taşıtlarının yapımında kullanılır Alüminyumun en önemli alaşımlarından biri düralümindir Alüminyumun yanı sıra az miktarda bakır, magnezyum ve manganezle birleştirilmiş silisyum içeren bu alaşımın dayanıklılığı yumuşak çeliğinkine yakın, ama ağırlığı onun ancak üçte biri kadardır Tıpkı çelik gibi ısıl işlemden (art arda ısıtma ve soğutma işlemlerinden) geçirilerek, düralüminin de sertlik ve dayanıklılık derecesi artırılabilir Alüminyumdan daha dayanıklı, ama çok daha hafif olan alüminyumlityum alaşımı da uzay araçlarının yapımında kullanılır


Bakır alaşımları

Bakır alaşımları bütün sanayi alaşımlarının en eski ve en önemli gruplarından biridir Örneğin pirinç, yüzde 5 ile 40 arasında çinko katılmış bir bakır alaşımıdır Gümüş beyazlığında olduğu için Alman gümüşü adıyla bilinen ve çatal, bıçak, kaşık gibi sofra takımları ile çeşitli süs eşyalarının yapımında kullanılan mayşor da bakırın çinko ve nikelle alaşımıdır Aynı metaller değişik oranlarda karıştırıldığında, madeni para basımında kullanılan altın renginde bir alaşım elde edilir Bazı bakır alaşımları ısıl işlemle sertleştirilebilir Yaklaşık yüzde 2 oranında berilyum içeren bakırberilyum alaşımı ile nikel ve manganezli bakır alaşımı bu türdendir

Nikel alaşımları

Nikel gerek çeliğe, gerek bakır alaşımlarına katıldığında önemli özellikler kazandıran bir alaşım metalidir Ayrıca bazı alaşımların temel bileşeni olarak metalürjide büyük önem taşır Örneğin en elverişsiz çevre koşullarında bile parlaklığını yitirmeyen Monel, yüzde 28 oranında bakır ve yüzde 5 oranında başka metaller katılmış önemli bir nikel alaşımıdır Nikel ve krom alaşımları da elektrikli ısıtıcıların direnç tellerinde kullanılır Invar adıyla bilinen bir demirnikel alaşımı sıcaklık karşısında öbür metallerden çok daha az genleşir Bu yüzden genleşme ve büzülme gibi boyut değişikliklerinin istenmediği çeşitli uygulamalarda, örneğin şerit metrelerin yapımında bu alaşımdan yararlanılır
Çinko alaşımları

Çinkoya az miktarda başka metaller karıştırıldığında erime noktası düşük olan alaşımlar elde edilir Genellikle bakır içeren bu çinko alaşımları basınç altında çelik kalıplara dökülerek çok çeşitli parçaların yapımında kullanılır {bak KALIP VE KALIPLAMA)
Değerli metal alaşımları

Değerli metallerin en bilinen örnekleri altın, gümüş ve platindir Doğada az bulundukları için bu adla anılan değerli metaller katışıksız haldeyken oldukça yumuşaktır, ama alaşımları sert ve dayanıklı olur Bu yüzden kuyumculukta, altın ve gümüşün genellikle bakirli alaşımları kullanılır Platinin en çok kullanılan alaşımlarında ise gene değerli bir metal olan iridyum bulunur Bu alaşımlar paslanmadığı için daha çok laboratuvar ve tıp araç gereçlerinin yapımında kullanılır
Kurşun alaşımları

Kurşun ve kalay belirli oranlarda karıştırıldığında yumuşak lehim alaşımı, daha değişik oranlarda karıştırıldığında da sert kalay ya da beyaz metal denen çeşitli alaşımlar elde edilir Yaklaşık yüzde 1 kalsiyum ve yüzde l'den az kalay içeren kurşun alaşımı, otomobil akülerindeki kurşun levhaların yapımında kullanılır
Cıva alaşımları

Oda sıcaklığında sıvı halde bulunan cıvanın başka metallerle yaptığı alaşımlara amalgam denir Bunlardan en bilineni çürük dişlere dolgu yapmak için kullanılan gümüş amalgamdır Bu amalgamın dişteki oyuğa doldurulduktan sonra sertleşebilmesi için cıvaya kalay ya da kadmiyum, bakır ve başka elementler katılır
Öbür alaşımlar

Bugün Babbitt metalleri ya da beyaz metaller adıyla anılan alaşımların ilkini 1839'da ABD'li sanayici Isaac Babbitt yapmıştı Kalay, antimon ve bakır içeren bu alaşım özellikle makinelerin mil yataklarında sürtünmeyi azaltmak için kullanılıyordu Üstelik mili çok iyi kavrayacak kadar yumuşak ve kolay aşınmayacak kadar dayanıklı olan bu alaşım bugün bile bu amaca en uygun metalürji ürünüdür
Metalürji uzmanları alışılmış metallerin dışında yeni yeni elementler kullanarak her gün yeni bir alaşım üretirler


Bu yeni ürünlerden
biri de CDC 772 olarak anılan ve ısıtıldığında çok fazla genleşen bir manganez, bakır ve nikel alaşımıdır Titana manganez ve başka metallerin katılmasıyla hazırlanan titan alaşımları çelik kadar dayanıklı, ama çelikten çok daha hafiftir Bu nedenle uçak yapımında bu alaşımlardan yararlanılır Wood metali ve Rose metali gibi kolay eriyen alaşımlarda kurşun, bizmut, kalay ve genellikle kadmiyum bulunur

Erime noktası bileşenlerinin hepsinden daha düşük olan bu alaşımlar otomatik yangın söndürme aygıtlarının ve buhar kazanlanndaki güvenlik supaplarının yapımında kullanılır
Kullanılan metallerin bütün özellikleri bilinse bile, bu metallerden oluşan herhangi bir alaşımın ne gibi özellikler taşıyacağı uzun deneyler yapılmadıkça bilinemez Alaşıma katılan metaller, karışım oranları ve yapım yöntemi değişmediği sürece elde edilecek alaşım her zaman aynı olur Ama karışım oranlarındaki en küçük bir değişiklik bambaşka özelliklerde bir alaşımla sonuçlanabilir