Kahjuks ei jätnud iidsed meistrid sulamite töötlemise meetodite kirjeldusi ega teavet nende koostise kohta. Kuid juba iidsetel aegadel teadsid inimesed, kuidas sulamitega töötada ja neist erinevaid esemeid valmistada. Sellist kirjandust võib leida juba keskajast, kuid neid allikaid on üsna raske lahti mõtestada, et mõista kogu terminoloogiat ja sulamite nimetusi. Seetõttu saab praegu teavet konkreetse eseme metallisulamite koostise kohta vaid asjade endi põhjal: iidsed tööriistad, relvad, ehted, mündid, nõud.
Sulam on makroskoopiline homogeenne süsteem, mis koosneb kahest või enamast metallist (mõnikord võivad need olla metallid ja mittemetallid), millel on iseloomulikud metallilised omadused. Teisisõnu on sulam mis tahes homogeenne süsteem, mis on saadud metallide, mittemetallide või orgaaniliste ühendite liitmisel. Näiteid metallisulamitest: teras, pronks, malm. Need erinevad puhastest metallidest oma omaduste poolest – tugevus, kõvadus, elektritakistus.
Reeglina saavad sulamid oma nimed nendes suurimates kogustes sisalduvate elementide nimede järgi. Näiteks alumiiniumisulamis on põhielemendiks alumiinium, rauasulamis raud.
Metallisulameid on erinevat tüüpi. Millist tüüpi iga konkreetne sulam kuulub, saab määrata järgmiste tegurite põhjal:
-
Sulami aluseks oleva metalli olemus:
-
Komponentide arv:
-
Omadused:
-
Struktuur:
-
Sulami tootmise tehnoloogia:
Sulami omadused
Sulamite omadusi ei mõjuta mitte ainult nende koostis, vaid ka mehaanilise ja kuumtöötlemise meetodid. Veel 19. sajandil otsiti katse-eksituse meetodil uusi praktiliselt kasulikke sulameid, samuti õpiti eristama metalle mittemetallidest. Ja alles 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses hakati metallisulameid ja nende omadusi põhjalikumalt uurima tänu fundamentaalsetele avastustele füüsikalise keemia vallas.
Metallurgias on järgmist tüüpi sulamid:
- Keemiline ühend. (Tekib keemilise interaktsiooni tulemusena).
- tahke lahus. (Sulami moodustavad aatomid moodustavad ühise kristallvõre).
- mehaaniline segu. (Iseloomustab sulami iga elemendi sõltumatu kristalliseerumine).
Sulamite mehaanilised omadused
Peamised mehaanilised omadused on viskoossus, plastilisus, tugevus, roome, kõvadus, kulumiskindlus, vastupidavus. Need on kõigi metallisulamite peamised omadused.
Füüsikalised omadused
Sulamite füüsikalised omadused hõlmavad erikaalu, elektrijuhtivust, mahu- ja joonpaisumise koefitsiente, soojusjuhtivust, sulamistemperatuuri ja keevitatavust.
Sulamite keemilised omadused
Sulamite ja metallide keemilise vastupidavuse määrab nende võime seista vastu erinevate agressiivsete keskkondade keemilistele mõjudele. Keemilise toime tüüpiline näide on korrosiooniprotsess (metallide oksüdatsioon).
Video metallisulamitest ja nende omadustest
Metallisulamite struktuur
Metallisulami põhielement määrab selle sulami kristallograafilise struktuuri selle aatomvõrega. Kõik muud põhielemendid on lisandid. Seega võib metallisulamite struktuuri käsitleda terase näitel: selle kristallograafilise struktuuri määrab raua kristallograafiline võre, mistõttu seda hiilgust nimetatakse teraseks. Kui sulami moodustavate elementide hulgas ei moodusta kristallvõre mitte raud, vaid näiteks koobalt või nikkel, siis on sulamiks koobalt või nikkel.
Puhtal metallidel on alati lihtsam struktuur kui sulamitel. Erinevate uurimismeetoditega uuritakse metallisulamite struktuuri ja neis toimuvaid muundumisi.
Valdav enamus metallisulamitest on kristalse struktuuriga ja metallisulamite omaduste tunnus on sama, mis metallide omaduste karakteristikuga. Praegu uuritakse metallisulamite struktuuri radiograafiliste meetodite ja röntgenanalüüsi abil.
Amorfsed metallisulamid
Amorfsed metallisulamid on sulamid ja metallid, mille aatomite paigutus on juhuslik. Amorfsete metallide omadused erinevad oluliselt omadustest, mis on omased metallikristallidele, milles aatomid on korrapäraselt paigutatud.
Sulami amorfse struktuuri moodustumisel toimuvad põhimõttelised muutused sellistes omadustes nagu elektrilised, magnetilised, mehaanilised, ülijuhtivus jne. Mõned neist pakuvad suurt huvi nii praktika kui ka teaduse jaoks.
Kuna sulametalli aatomid ei saa ruumis kindlat positsiooni võtta, on teadlased püüdnud "külmutada" juhuslikult paigutatud aatomeid hetkejahutuse meetodil. Nii leiutati vedelast olekust karastamise meetod – peamine meetod metallklaasi saamiseks. Selle meetodiga saadud amorfsetel sulamitel on sama struktuur kui külmutatud vedelikul.
Amorfsetel sulamitel on väga kõrge korrosioonikindlus, magnetiline läbilaskvus, kõvadus, tugevus ja samal ajal suur purunemiskindlus.
Seega võib järeldada, et amorfsetel metallklaasidel on head mehaanilised omadused. Sellest hoolimata ei kasutata neid kriitiliste konstruktsiooniosade valmistamiseks, kuna need on kallid ja keeruka tootmistehnoloogiaga.