Aliaxe

Unha aliaxe,[1] ou liga,[2] é a unión íntima e homoxénea de dous ou máis elementos, sendo polo menos un deles un metal, e onde a unión resultante ten propiedades metálicas.

É moi raro atopar aliaxes na natureza; tradicionalmente prepáranse mesturando os materiais fundidos e deixando arrefriar a mestura.

Cando intervén o mercurio, a aliaxe fica en estado líquido, nese caso denomínase amálgama.

Steel wire rope
O aceiro é unha aliaxe cun compoñente principal, o ferro, cun contido en carbono entre o 0,02% e o 1,7% da masa total.

Propiedades

As aliaxes prepáranse normalmente para mellorar as propiedades dos seus compoñentes. Así por exemplo o aceiro é mais duro que o ferro, o seu compoñente primario. Normalmente as propiedades que máis varían ao facer o ligado non son as propiedades físicas senón as propiedades técnicas. Isto é debido normalmente aos direfentes tamaños dos átomos, en onde os átomos máis grandes exercen unha forza compresiva sobre os átomos veciños, e os átomos pequenos exercen unha forza tensil sobre os seus veciños. Isto axuda á aliaxe a resistir a deformación, mentres que nun metal puro os átomos móvense máis libremente.

Ao contrario dos metais puros, a maioría das aliaxes non teñen un punto de fusión único, senón que teñen un rango de fusión no cal o material é unha mestura de fases sólidas e líquidas.

Obtención

Bessemer converter
Antigo forno Bessemer para fabricar aceiro.

Existen distintos procesos para obter aliaxes:

  • Procesos de fusión: Os compoñentes quéntanse nun forno a unha temperatura superior ás de fusión, lógrase unha mestura homoxénea e posteriormente redúcese a temperatura ata que solidifican de novo.
  • Electrólise: Se o electrólito contén en disolución catións dos elementos que queremos aliar, co paso dunha corrente eléctrica os devanditos ions depositaranse sobre o cátodo.
  • Compresión: Mediante un proceso similar á sinterización, mestúranse os materiais en forma de po ou labras, auméntase a presión e quéntase a mestura ata temperaturas inferiores á de fusión.
  • Implantación de iones: Sobre o metal, colocado nunha cámara sen carga, dispáranse feixes de ions de carbono, nitróxeno e outros elementos para producir unha capa de aliaxe fina e resistente sobre a superficie do metal.

Clasificación

Diagramme phase Cu Ni
Diagrama de fase binario do cuproníquel.

As aliaxes pódense clasificar atendendo a diversos criterios, sen ser estas categorías excluíntes:

  • Composición: Esta clasificación ten en conta cal é o elemento que se acha en maior proporción (aliaxes ferrosas, aliaxes basee cobre etc.). Cando os aleantes non teñen carácter metálico adoitan acharse en moi pequena proporción, mentres que se unicamente se mesturan metais, os aleantes poden aparecer en proporcións similares ao metal basee. Por exemplo, o cobre e o ouro presentan un diagrama de solubilidade total.
  • Número de elementos: Atendendo a este criterio pódense distinguir aliaxes binarias como o cuproníquel, ternarias (alpaca) ... hai aliaxes nas que interveñen un elevado número de elementos químicos, aínda que en pequenas cantidades.
  • Tipo de solución sólida:
  • Sustitucional
  • Intersticial "substitución derivada doutra rede"

Propiedades

Perlit07
Micrografía de aceiro eutectoide (perlita).

As aliaxes presentan brillo metálico e alta condutividade eléctrica e térmica, aínda que usualmente menor que os metais puros. As propiedades físicas e químicas son, en xeral, similares ás dos metais, con todo as propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidade, tenacidade etc. poden ser moi diferentes, de aí o interese que espertan estes materiais. Pódense obter aliaxes que soporten altas temperaturas, de elevada dureza, resistentes á corrosión ou lixeiras, que posúan unhas propiedades das que carecen os compoñentes de forma illada.

As aliaxes non teñen unha temperatura de fusión única, dependendo da concentración, cada metal puro fonde a unha temperatura, coexistiendo simultanemente fase líquida e fase sólida como se pode apreciar nos diagramas de fase. Hai certas concentracións específicas de cada aliaxe para as cales a temperatura de fusión unifícase. Esa concentración e a aliaxe obtida reciben o nome de eutéctica, e presenta unha microestrucura especialmente homoxénea. Un exemplo de aliaxe eutéctica é a mestura de chumbo e estaño (37%-63%, respectivamente) que se utliza como soldadura.

Terminoloxía

Na práctica, nalgunhas aliaxes un dos seus compoñentes é tan determinante (por cuestión de imaxe etc) que se usa o nome dese metal base para se referir á aliaxe. Por exemplo, o ouro de 14 quilates é en realidade unha aliaxe de ouro con outros elementos. Do mesmo xeito, a prata usada en ourivaría e o aluminio da construción son tamén aliaxes.

Aliaxes máis comúns

Griffin protome Louvre Bj39
Ornamento de electro.

As aliaxes máis comúns utilizadas na industria son:

Notas

  1. aliaxe, 2ª acepción, no dicionario da RAG.
  2. liga, 4ª acepción, no dicionario da RAG.

Véxase tamén

Outros artigos

Aceiro

O termo aceiro serve comunmente para denominar, en enxeñaría metalúrxica, a unha mestura de ferro cunha cantidade de carbono variable entre o 0,008 % e o 2,11 % en masa da súa composición, dependendo do grao. Se a aliaxe posúe unha concentración de carbono maior do 1,8 %, prodúcense fundicións que, en oposición ao aceiro, son moito máis fráxiles e non é posible forxalas, senón que teñen que ser moldeadas.

Non se debe confundir o aceiro co ferro, que é un metal duro e relativamente dúctil, con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1535 °C e punto de ebulición 2740 °C. Pola súa banda, o carbono é un non metal de diámetro menor (dA = 1,54 Å), brando e fráxil na maioría das súas formas alotrópicas (excepto na forma de diamante). A difusión deste elemento na estrutura cristalina do anterior lógrase grazas á diferenza en diámetros atómicos, formándose un composto intersticial.

A diferenza principal entre o ferro e o aceiro áchase na porcentaxe do carbono: o aceiro é ferro cunha porcentaxe de carbono de entre o 0,03 % e o 1,075 %; a partir desta porcentaxe considéranse outras aliaxes con ferro.

Cabe destacar que o aceiro posúe diferentes constituíntes segundo a súa temperatura, concretamente, de maior a menor dureza, perlita, cementita e ferrita; ademais da austenita (para maior información consultar o artigo Diagrama ferro-carbono).

O aceiro conserva as características metálicas do ferro en estado puro, pero a adición de carbono e doutros elementos tanto metálicos como non metálicos mellora as súas propiedades físico-químicas.

Existen moitos tipos de aceiro en función do elemento ou os elementos aleantes que estean presentes. A definición en porcentaxe de carbono corresponde aos aceiros ó carbono, nos cales este non metal é o único aleante, ou hai outros pero en menores concentracións. Outras composicións específicas reciben denominacións particulares en función de múltiples variables por exemplo os elementos que predominan na súa composición (aceiros ó silicio), da súa susceptibilidade a certos tratamentos (aceiros de cementación), dalgunha característica potenciada (aceiros inoxidables) e mesmo en función do seu uso (aceiros estruturais). Usualmente estas aliaxes de ferro englóbanse baixo a denominación xenérica de aceiros especiais, razón pola que aquí se adoptou a definición dos comúns ou "ao carbono" que ademais de ser os primeiros fabricados e os máis empregados, serviron de base para os demais. Esta gran variedade de aceiros levou a Siemens a definir o aceiro como «un composto de ferro e outra substancia que incrementa a súa resistencia».O aceiro é o material mais importante da nosa civilización e del están feitas a maior parte das ferramentas e máquinas.

Aceiro inoxidábel

O aceiro inoxidábel é unha aliaxe de ferro e cromo que presenta propiedades físico-químicas superiores aos aceiros comúns, sendo a alta resistencia á oxidación atmosférica a súa principal característica.

Para que un aceiro sexa denominado inoxidábel ten que ter un contido de cromo na matriz metálica superior ao 11%. Isto non coincide exactamente co contido en peso no total da aliaxe, pois o cromo pode formar compostos co carbono ou con outros materiais da aliaxe ou estar segregado nos bordos dos graos. O cromo confire a estes materiais unha excelente resistencia á corrosión cando comparados cos aceiros carbono. A pesar do seu nome estas aliaxes son na realidade oxidábeis. Isto é, o cromo presente na liga oxídase en contacto co osíxeno do ar, formando unha película protectora, moi fina e estábel, de óxido de cromo —Cr2O3— que se forma na superficie exposta ao medio. Ë chamada de camada pasiva e ten a función de protexer a superficie do aceiro contra procesos corrosivos. Para isto, é necesario unha cantidade mínima de cromo de cerca de 12,5% en masa. Esta película é adherente e impermeábel, isolando o metal abaixo dela do medio agresivo. Así, débese ter coidado para non reducir localmente o teor de cromo dos aceiros inoxidábeis durante o procesamento. Este proceso é coñecido en metalurxia como pasivación. Por ser moi fina — cerca de 100 angstrons — a película ten pouca interacción coa luz e permite que o material continúe presentando o seu brillo característico.

Alpaca

Para a aliaxe do mesmo nome, véxase a páxina Alpaca (aliaxe)

A alpaca (Vicugna pacos) é unha especie domesticada de América do Sur da familia Camelidae. A súa aparencia é a dunha llama de pequeno tamaño. Hai dúas razas de alpaca; a "suri" e a "huacaya".

As alpacas viven nos Andes, no sur Perú, norte de Bolivia, Ecuador e norte de Chile, a unha altitude de entre 3500m e 5000m por riba do nivel do mar. As alpacas son considerablemente máis pequenas que as llamas, e ó contrario que estas, non foron criadas para seren animais de traballo, senón especificamente polo seu pelame. Este é usado para facer tecidos, dun xeito semellante á la. Entre os artigos que se poden facer inclúense mantas, xerseis, sombreiros, luvas e bufandas, así como os ponchos.

Unha alpaca adulta mide entre 81 e 99 cm de altura ata a cruz. Pesan entre 48 e 84 kg.

Alpaca (aliaxe)

Para o animal do mesmo nome, véxase a páxina AlpacaA alpaca, tamén chamada prata alemá, é unha aliaxe ternaria composta por cinc, cobre e níquel, cunha cor e brillo semellantes á prata. As aliaxes que conteñen máis dun 60 % de cobre son monofásicas e caracterízanse pola súa ductilidade e pola facilidade para seren traballadas a temperatura ambiente. A adición de níquel confírelle unha boa resistencia aos medios corrosivos.

Entre as aplicacións áchanse a fabricación de vaixelas de mesa, cremalleiras, obxectos de bixutería, diales dos aparellos de radio, instrumentos cirúrxicos e dentais, e reóstatos.

Billón (aliaxe)

O billón (do francés billon, tronco de árbore —e diñeiro en argot—; do latín medieval billia tronco da árbore) é unha aliaxe de prata e cobre.

Bronce

O bronce é o nome co que se denominan toda unha serie de aliaxes metálicas que teñen como base o cobre e outro metal, xeralmente estaño (entre un 3-20%) e proporcións variables doutros elementos como zinc, aluminio, antimonio, fósforo, prata. Outros elementos con características de dureza superiores ao cobre fan mellorar as súas propiedades mecánicas.

Charles Edouard Guillaume

Charles-Edouard Guillaume, nado en Fleurier, (Suíza) o 15 de febreiro de 1861 e finado o 13 de maio do 1938, foi un físico suízo.

Cobre

O cobre (do latín cuprum, e este do grego kypros), é o elemento químico de número atómico 29 e símbolo Cu. Trátase dun metal de transición de cor arrubiada e brillo metálico que, canda a prata e o ouro, forma parte da denominada familia do cobre, caracterizada por ser os mellores condutores de electricidade. Grazas á súa alta condutividade eléctrica, ductilidade e maleabilidade, converteuse no material máis utilizado para fabricar cables eléctricos e outros compoñentes eléctricos e electrónicos.

O cobre forma parte dunha cantidade moi elevada de aliaxes que xeralmente presentan mellores propiedades mecánicas, aínda que teñen unha condutividade eléctrica menor. As máis importantes son coñecidas co nome de bronces e latóns. Por outra banda, o cobre é un metal duradeiro porque se pode reciclar un número case ilimitado de veces sen que perda as súas propiedades mecánicas.

Foi un dos primeiros metais en ser utilizado polo ser humano na Prehistoria. O cobre e a súa aliaxe co estaño, o bronce, adquiriron tanta importancia que os historiadores chamaron Idade do Cobre e Idade de Bronce a dous períodos da Antigüidade. Aínda que o seu uso perdeu importancia relativa co desenvolvemento da siderurxia, o cobre e as súas aliaxes seguiron sendo empregados para facer obxectos tan diversos como moedas, campás e canóns. A partir do século xix, concretamente da invención do xerador eléctrico en 1831 por Faraday, o cobre converteuse de novo nun metal estratéxico, ao ser a materia prima principal de cables e instalacións eléctricas.

O cobre posúe un importante papel biolóxico no proceso da fotosíntese das plantas, aínda que non forma parte da composición da clorofila. O cobre contribúe á formación de glóbulos vermellos e ao mantemento dos vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunitario e ósos e xa que logo é un oligoelemento esencial para a vida humana.

Cuproníquel

O cuproníquel é unha aliaxe de cobre e níquel, propulsores, cegoñais e cascos de remolcadores e barcos de pesca, entre outros.

que pode tamén incorporar outros metais como ferro e manganeso.

Este metal pesado non ferroso no se corroe en áugoa de mar, xa que o seu potencial de eléctrodo é neutro con respecto á auga mariña. Debido a isto utilízase para tubaxes, intercambiadores de calor, aparatos de destilación e condensadores nos sistemas de auga de mar, así como para diversas ferramentas de uso mariño. Ás veces tamén se utiliza para propulsores, cegoñais e cascos de remolcadores e barcos de pesca, entre outros.

Pero o uso máis común desta aliaxe é para a cuñaxe de moitas moedas de circulación modernas de cor prateada, como as moedas de peso mexicano de $10, ou as do franco suízo (excepto a de 5 céntimos), o interior da moeda de 1 euro e o exterior da de dous euros, ou a moeda de US$ 0,05 (moeda de 5 centavos ou Nickel) do dólar de Estados Unidos.

A composición típica é de 75 % de cobre e 25 % de níquel, cunha cantidade mínima de manganeso.

No pasado, as moedas de prata foron substituídas polas de cuproníquel, por ser este metal moito máis económico que o níquel puro. A pesar de conter unha gran cantidade de cobre, a cor do cuproníquel é similar á da prata.

Cando se utiliza en termopares e resistores, o contido da aliaxe cambia: un 45 % de cobre e un 55 % de níquel.

Por outro lado, o monel é unha aliaxe de cobre e níquel que contén un 63 % do segundo.

Ferro fundido

Chámase ferro fundido a unha aliaxe de Ferro e Carbono con contido deste superior ao 2%.

Este límite indica que esta aliaxe non se pode forxar e polo tanto non se considera un aceiro. O uso fundamental do ferro fundido é a produción de pezas de forma complexa e que non van ser sometidas a grandes esforzos (radiadores, cociñas, pezas ornamentais..).

Idade do Cobre

A Idade do Cobre ou Calcolítico é un dos períodos da prehistoria. Sucede ao Neolítico e precede á Idade de Bronce. Tamén se acostuma utilizar este nome para denominar algunhas culturas que presentan formas culturais diferenciadas entre o 2500 e 1800 a.C.

Instrumento de vento-metal

O vento metal é unha das dúas familias de vento que forman parte dunha orquestra (vento madeira e vento metal).

Latón

O latón é unha aliaxe de cobre e cinc. As proporcións de cobre e cinc poden variar para crear unha variedade de latóns con propiedades diversas. Nos latóns industriais a porcentaxe de cinc mantense sempre inferior ó 50%. A súa composición inflúe nas características mecánicas, a fusibilidade e a capacidade de conformación por fundición, forxa, troquelado e mecanizado. En frío, os lingotes obtidos poden transformarse en laxes de diferentes espesores, varelas ou cortarse en tiras susceptibles de estirárense para fabricar arames. A súa densidade tamén depende da súa composición. En xeral, a densidade do latón rolda entre 8,4 g/cm³ e 8,7 g/cm³. O seu punto de fusión está entre os 900 e os 940 °C, dependendo da composición.

No presente, case o 90% do latón é reciclado. Aínda que o bronce é unha aliaxe de cobre con estaño, algúns tipos de latóns denomínanse 'bronces'. O latón é unha aliaxe que se utiliza para decoración debido a que o seu brillo dá un aspecto similar ó do ouro, para aplicacións en que se require baixa fricción, como fechaduras e válvulas, para fontanaría e aplicacións eléctricas, e, cumpridamente, en instrumentos musicais como trompetas e campás, ademais de pratos de baixo custo polas súas propiedades acústicas.

Magnesio

O magnesio é o elemento químico de símbolo Mg e número atómico 12. É o sétimo elemento en abundancia constituíndo da orde do 2% da cortiza terrestre e o terceiro máis abundante disolto na auga de mar. Emprégase primordialmente como elemento de aliaxe.

Metais e aliaxes de cuñaxe

A expresión "metais de cuñaxe" pódese referir tamén aos elementos do grupo 11.

Os metais de cuñaxe abranguen os elementos químicos metálicos que se foron utilizando historicamente como materiais únicos ou como compoñentes en aliaxes na fabricación de moedas.Esta serie de elementos non está pechada, xa que hai determinados metais que hoxe se utilizan exclusivamente para moedas "de demostración" e que nalgún momento poderían chegar tamén a ser a base de emisións de moedas de curso legal (por exemplo, o circonio).En xeral, debido aos problemas que se orixinan cando metais de cuñaxe posúen un elevado valor intrínseco, no século XXI téndese a utilizar para a cuñaxe os metais máis comúns e menos custosos.

Metal

Un metal é un material distinguido pola súa habilidade para conducir calor e electricidade. Están agrupados na táboa periódica dos elementos. Teñen de 1 a 3 electróns de valencia, sendo os seus átomos pouco electronegativos e tendo unha baixa enerxía de ionización.

Os metais teñen certas propiedades físicas características: poden ser brillantes, ter alta densidade, ser dúctiles e maleables, ter un punto de fusión alto, ser duros, e ser bos condutores da calor e da electricidade.

Estas propiedades débense ó feito de que os electróns exteriores están ligados só lixeiramente ós átomos, formando unha especie de mar que os baña a todos (ver semicondutor), que se coñece como Enlace metálico.

Os metais poden formar aliaxes entre si e clasifícanse segundo a súa densidade en:

Ultralixeiros: Densidade en g/cm³ inferior a 2. Os máis comúns deste tipo son o magnesio e o berilio.

Lixeiros: Densidade en g/cm³ inferior a 4,5. Os máis comúns deste tipo son o aluminio e o titanio.

Pesados: Densidade en g/cm³ superior a 4,5. Son a maioría dos metais.

Níquel

O níquel é un elemento químico de número atómico 28 e símbolo Ni situado no grupo 10 da táboa periódica dos elementos.

Torio

O torio é un elemento químico da táboa periódica de símbolo Th e número atómico 90. O metal de torio é de cor prateada e deslústrase a negro coa exposición ó aire, formando un dióxido. E moderadamente duro, maleable e ten un punto de fusión alto. O torio é un actínido electropositivo, cunha química dominada polo estado de oxidación +4. É bastante reactivo, e tende a prenderse e arder no aire cando está dividido en porcións moi finas.

O torio presenta unha débil radioactividade. Tódolos seus isótopos coñecidos son inestables. O máis estable destes, 232Th, ten unha vida media de 14,05 mil millóns de anos. Decae moi lentamente por medio de decaemento alfa, comezando unha cadea de decaemento chamada serie do torio que finaliza nun isótopo estable, 208Pb. É xunto ao uranio un dos dous elementos significativamente radioactivos que se dan de forma natural en grandes cantidades coma elemento primordial. Estímase que é ao redor de tres ou catro veces máis abondoso que o uranio na codia terrestre, obténdose refinado a partir de areas de monazita coma subproduto da extracción de terras raras.

O torio descubriuno no ano 1829 o minerólogo noruego afeccionado Morten Thrane Esmark e foi identificado polo químico sueco Jöns Jacob Berzelius, quen lle deu o seu nome por Thor, o deus nórdico dos tronidos. Porén, a súa primeira aplicación non se desenvolveu ata máis de medio século despois, en 1885. A súa radioactividade descubriuse en 1898. Na segunda metade do século XX a maioría dos seus usos reducíronse ou anuláronse ó completo por mor das preocupacións sobre a súa radioactividade e pola dispoñibilidade de substitutos non radioactivos.

O torio utilízase coma elemento de aliaxe nos eléctrodos de soldadura TIG. É un material popular nas ópticas de alto nivel e nos instrumentos científicos. O torio e o uranio son os únicos elementos significativamente radioactivos con grandes aplicacións comerciais que non dependen da súa radioactividade. Os usos máis comúns afectados polo decaemento do torio son coma fontes de luz en camisas incandescentes nas fontes de luz a gas, e coma material para aliaxes. O torio é un posible substituto do uranio coma combustible para reactores nucleares, pero só existen uns poucos reactores de torio funcionando en todo o mundo.

Tunjo

Un tunjo (do muisca: chunso) é unha pequena figura antropomorfa ou zoomorfa elaborada polo pobo muisca como parte da súa arte. Os tunjos facíanse con ouro ou con tumbaga; unha aliaxe de ouro, prata e cobre. Os muiscas empregaban os tunjos en varios aspectos da súa relixión e estas pequenas ofrendas votivas foron descubertas en diversos lugares do Altiplano Cundiboyacense, Colombia. Os tunjos eran ofrecidas para comunicarse cos deuses e cando os muiscas querían os favores das súas deidades.

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.