آلیاژ ماده ای است که از ذوب دو یا چند عنصر با هم ساخته می شود که حداقل یکی از آنها فلز است. این ماده دارای خواص فلزی است و به دلیل ویژگی های بهبود یافته در مقایسه با فلزات خالص در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود. آلیاژها نقش اساسی در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، ساخت و ساز و الکترونیک دارند و مزایایی مانند افزایش استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و تطبیق پذیری را ارائه می دهند.
ایجاد آلیاژها ناشی از نیاز به بهبود خواص فلزات خالص است. در حالی که فلزات دارای ویژگی های ارزشمندی مانند رسانایی، چکش خواری و شکل پذیری هستند، اما محدودیت هایی مانند نرمی یا حساسیت به خوردگی نیز دارند. با تشکیل آلیاژها، می‌توانیم خواص مطلوب فلزات را افزایش دهیم و نقاط ضعف آنها را به حداقل برسانیم و در نتیجه موادی را به دست آوریم که برای کاربردهای خاص مناسب‌تر باشند.
به عنوان مثال، طلای خالص برای بسیاری از کاربردها، از جمله ساخت جواهرات، بسیار نرم است. با آلیاژ کردن آن با فلزاتی مانند نقره و مس، آلیاژهای طلا را ایجاد می کنیم که دوام بیشتری دارند و درخشش طلای خالص را حفظ می کنند و در عین حال برای پوشیدن روزمره مناسب هستند.
آلیاژها را می توان بر اساس ترکیب آنها و روشی که برای ایجاد آنها استفاده می شود طبقه بندی کرد. انواع اولیه عبارتند از:
علاوه بر این، آلیاژها بسته به وجود آهن می توانند آهنی یا غیر آهنی باشند. آلیاژهای آهنی مانند فولاد و فولاد ضد زنگ حاوی آهن هستند و استحکام و دوام بالایی دارند. آلیاژهای غیرآهنی مانند برنز (مس و قلع) و برنج (مس و روی) حاوی آهن نیستند و به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و هدایت الکتریکی ارزش دارند.
آلیاژها معمولاً از طریق فرآیند ذوب و اختلاط فلزات تشکیل دهنده در دماهای بالا تولید می شوند. این فرآیند شامل:
این روش به اتم های عناصر آلیاژی اجازه می دهد تا به طور یکنواخت در ساختار فلزی توزیع شوند و در نتیجه یک ماده یکنواخت با کیفیت های بهبود یافته ایجاد شود.
ایجاد آلیاژها باعث افزایش خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف فلزات می شود. این بهبودها به آلیاژها اجازه می دهد تا در کاربردهای خاص به شرح زیر عملکرد بهتری داشته باشند:
هر آلیاژ برای برآوردن نیازهای خاص طراحی شده است، که بر اهمیت درک خواص و رفتار فلزات مختلف و نحوه تعامل آنها در شکل آلیاژ تأکید می کند.
در حالی که آزمایش با آلیاژها در یک آزمایشگاه استاندارد یا محیط کلاس درس ممکن است شامل نگرانی های ایمنی قابل توجه و تجهیزات تخصصی باشد، درک اصول تشکیل آلیاژ می تواند یک تمرین روشنگر باشد. توجه به این نکته ضروری است که ساخت آلیاژها شامل کار با فلزات مذاب در دماهای بالا است که نیاز به دانش حرفه ای و اقدامات احتیاطی ایمنی دارد.
در یک زمینه صنعتی، آزمایش‌هایی با آلیاژها انجام می‌شود تا بررسی شود که چگونه تغییر نسبت‌های فلزات سازنده بر خواص محصول نهایی تأثیر می‌گذارد. این آزمایش ها به کشف آلیاژهای جدید با کیفیت برتر برای کاربردهای متنوع کمک می کند.
آلیاژها نمایانگر جنبه ای اساسی از علم مواد هستند که ویژگی های مطلوب فلزات را ترکیب می کنند تا موادی را تولید کنند که نیازهای خاص انسان را به طور مؤثرتری نسبت به فلزات خالص به تنهایی برآورده می کنند. از تیرهای فولادی که ساختمان‌های ما را نگه می‌دارند تا سیم‌های مسی آلومینیومی که الکتریسیته را انتقال می‌دهند، آلیاژها جزء جدایی ناپذیر جامعه مدرن هستند. توسعه آنها بر اساس درک کامل خواص فلز و اثرات عناصر آلیاژی مختلف است که به دانشمندان و مهندسان این امکان را می دهد تا مواد را متناسب با طیف گسترده ای از کاربردها تنظیم کنند.
شناخت آلیاژها و خواص آنها فرصت های جدیدی را برای نوآوری در بسیاری از زمینه ها از جمله حمل و نقل، ساخت و ساز، الکترونیک و غیره باز می کند. همانطور که تحقیقات در حال تکامل است، می‌توانیم انتظار کشف آلیاژهای جدیدی را داشته باشیم که مرزهای آنچه را که با علم مواد ممکن است گسترش دهد.
