5. Aliatges

Es coneix amb el nom d'aliatge a l'addició d'elements, tant metàl·lics com no metàl·lics, a un metall base amb la finalitat de millorar les seves propietats en l'aspecte desitjat.

Les propietats d'un aliatge depenen del metall que es pren com a base, així com de la naturalesa i quantitat dels elements amb els que s'adjunti.



Els aliatges presenten brillantor metàl·lica i alta conductivitat elèctrica i tèrmica, encara que usualment menor que els metalls purs. 

Les propietats físiques i químiques són, en general, similars a la dels metalls, no obstant això les propietats mecàniques tals com a duresa, ductilitat, tenacitat i unes altres poden ser molt diferents, d'aquí l'interès que desperten aquests materials.

Els aliatges no tenen una temperatura de fusió única, depenent de la concentració, cada metall pur fon a una temperatura diferent.


Els aliatges més comuns utilitzats en la indústria

- L'acer: És aliatge de ferro amb una quantitat de carboni variable entre el 0,008 i l'1,7% en pes de la seva composició, sobrepassant l'1.7% (fins a 6.67%) pansa a ser una fosa.


- L'alnic: Formada principalment de cobalt (5.24%), alumini (8-12%) i níquel (15-26%), encara que també pot contenir coure (6%), en ocasions titani (1%) i la resta de ferro.


- L'alpaca: És un aliatge ternari compost per zinc (8-45%), coure (45-70%) i níquel (8-20%)
Bronze: És tot aliatge metàl·lic de coure i estany en la qual el primer constitueix la seva base i el segon apareix en una proporció del 3 al 20 per cent.



Exemple de caixa antiga feta d'alpaca


- El constantán: És un aliatge, generalment formada per un 55% de coure i un 45% de níquel.

- El cuproníquel: És un aliatge de coure, níquel i les impureses de la consolidació, tals com a ferro i manganès.

- El magal: És un aliatge de magnesi, al que s'afegeix alumini (8 o 9%), zinc (1%) i manganès (0.2%).


- El magnam: És un aliatge de Manganès que se li afegeix Alumini i Zinc.

- El nicrom: És un aliatge compost d'un 80% de níquel i un 20% de crom.

- El nitinol: titani i niquel.

- L'or blanc: És un aliatge d'or i algun altre metall blanc, com la plata, pal·ladi, o níquel.
Exemple de joia d'or blanc



- El peltre: És un aliatge compost per estany, coure, antimoni i plom.

- El zamak: És un aliatge de zinc amb alumini, magnesi i coure.


- El llautó: És un aliatge de zinc amb coure.


5.1 Finalitat dels aliatges

La utilització d'aliatges té com a finalitat variar les seves propietats mecàniques, elèctriques, de resistència a la temperatura, resistència a la corrosió, etc.

No sempre és millor un aliatge que un metall pur, com en el cas d'un filferro de coure conductor de l'electricitat, en aquest cas és millor el metall pur, tot depen de la utlititat que es vulgui donar a l'aliatge

Un senzill exemple d'avantatge seria l'aliatge de l'Acer (Fe-C) amb el metall Crom per obtenir acer inoxidable, el crom fa que es formi una capa d'oxido de crom en la superfície del metall que funciona com a protecció per evitar la corrosió. A més de crom l'aliatge també podria ser amb níquel per donar-li millors propietats mecaniques.

Tenen propietats més comercials, com per exemple l'acer inoxidable, que és un aliatge de carboni i ferro que és més resistent que el ferro comú , i no s'oxida

5.2 Aplicacions dels diferents tipus d'aliatges

Els aliatges tenen múltiples funcions, s'utilitzen per fabricar moltíssims materials, bicis, naus aeroespacials, cotxes...

El titani per exemple, és un material molt utilitzat en les aleaccions, es poden fer molts aliatges amb ell, i tots són molt útils per molts camps de la ciència i la tecnologia.

El titani proporciona excel·lent resistència a la corrosió, alta relació resistència-pès i propietats favorables a temperatures altes. Una altísima resistència i una densitat bastant baixa, d'uns 4,505 g/cm^3, la qual cosa fa que sigui un material amb unes excel·lents propietats mecàniques.

Per aquestes raons es un material, com hem dit abans, molt utilitzat en les aleacions, aqui posem algunes dels possibles aliatges amb titani:

- Aliatges de titani alfa. Els aliatges usuals totalment alfa contenen 5% d'Alumini i 2,5% de Sn, tots dos endureixedors d'alfa per solució. Aquests aliatges tenen la resistència adequada com per aguanar molt bé la corrosió i  l'oxidació i mantenen bé la seva resistència a elevades temperatures.

- Aliatges de titani beta. Encara que les addicions excessives de vanadi o molidebno produeixen una estructura totalment beta a temperatura ambient, cap dels anomenats aliatges beta estan realment aliats a tal grau. Les seves aplicacions inclouen els sostenidors d'alta resistència, bigues i altres elements per al seu ús aeroespacial.

- Aliatges de titani alfa-beta. Els aliatges alfa-beta poden tractar-se tèrmicament per obtenir altes resistències. L'aliatge és tractat per solució, prop de la temperatura de transició de la fase beta.



L'avió estadounidense: Lockheed SR-71, també conegut com Blackbird, va ser construit, en gran part, amb titani. La seva estructura esta realitzada amb titani, importat de la Unió Soviètica, durant el punt àlgid de la Guerra Freda.


Aplicacions de diferents tipus d'aliatges:

- Alnic: Els imants d'alnic són àmpliament utilitzats en aplicacions industrials i de consum on es necessiten forts imants permanents; com en els motors elèctrics, les pastilles de guitarra elèctrica, micròfons, sensors, altaveus, i els imants de ferradura.

- Alpaca: Entre les aplicacions es troben la fabricació d'imatges religioses, vaixelles de taula, bombetes per a mat, cremalleres, objectes de bijuteria, claus dels instruments musicals, dials dels aparells de radi, monedes, instruments quirúrgics i dentals.

- Bronze: Les aplicacions actuals el seu ús en parts mecàniques resistents al frec i a la corrosió com el són els bushings en bombes, rosques per a bombes d'aigua, en instruments musicals de bona qualitat com a campanes, gongs, platerets d'acompanyament, saxofons, i en la fabricació de cordes de pianos, arpes i guitarres

- Constantan: utilitzat en circuits de corrent altern, també s'utilitza com el negatiu del termoparell de tipus J (el ferro sent l'element positiu), els termoparells de tipus J s'empren en aplicacions de tractament tèrmic. Element negatiu del termoparell de típus T (el coure lliure d'oxigen [OFHC] sent l'element positiu), utilitzat en temperatures criogèniques.

- Nicrom: utilitzat en la confecció de resistències per a elements calefactors, com a assecadors de cabell, forns elèctrics, torradores i s'utilitzen normalment per fer filferro de la resistència, perquè té una alta resistència i resistència a l'oxidació a altes temperatures. Quan s'utilitza com un element de calefacció, filferro de la resistència és en general s'enrotllen en bobines.

- Nitinol: Per les seves propietats de material superelàstic, s'han desenvolupat dispositius d'aplicació en medicina, com a cilindres-malles autoexpansibles per mantenir permeabilitat de gots sanguinis (Stents), o dispositius per a oclusió de defectes cardíacs.