Sulamid (2)

Vastseliina Gümnaasium
Sulamid
Kersti Kaupo
10a klass
2009a.
Sulam on kahe või enama metalli või mittemetalli kokku sulatamisel või paagutamisel saadud aine. Sulatamisel lisatakse sulanud metallile ühte või mitut metalli, mis segunevad ja reageerivad omavahel. Jahtumisel moodustavad nad tahke sulami. Kokku ei ole võimalik sulatada metalle , mille sulamistemperatuur on suur. Sulami tekkimisel võib esineda mitmesuguseid olukordi .
Sulam kujutab endast erinevate metallide kristallide mehaanilist segu. Näiteks plii ja tina sulam, koodiumi ja vismuti sulam. Sel puhul on sulami omadused vahepealsete lähtemetallide omadusteda võrreldav. Sulami sulamistemperatuur on madalam kui lähtemetallidel. Sulam kujutab endast tahket ehk tardlahust. Nii nagu vedelate lahuste puhul on lahustunud aine jaotanud ühtlaselt lahustis , võib ka tahke aine sulatatult jaotuda teises aines ning jahtunut anda tahke lahuse. Metallide vahekorda saab siin teatud piires muuta. Põhimõtteliselt võib tardlahus tekkida kahel viisil. Esiteks ühe metalli aatom aesndab kristallvõres teise metalli aatomeid (näiteks nikli ja vase aatomid ). Niisugust sulami tüüpi nimetatakse asendussulamiks. Asendussulami puhul on metallide aatomite raadiused enam – vähem ühesugused, kristallvõred lähedased ja elektroneegatiivsused ühesugused. On iseloomulik, et lahustunud metalli aatomite paigutus on siin juhuslik ja ebakorrapärane. Asendussulamiteks on cu-zn, cu-cd, fe-ni.
Teiseks võib ühe metalli aatom sattuda teise metalli kristallvõre aatomite vahele. Sel juhul on tegemist sisestussulamiga. Nendeks on cu-be, fe-c. Paljudel juhtudel on metalli kristallvõre tühimikes või aatomite vahel mittemetallide aatomid. Sisestussulami tekkimiseks peavad sisestunud metalli või mittemetalli aatomid olema tunduvalt väiksemad põhimetalli aatomitest, et nad mahuksid kristallvõre tühimikesse. Selliste sulamite teke on iseloomulik raua, kroomi , või mangaani sulamite puhul. Sisestussulamiteks on terased, milles süsiniku aatomid on raua kristallvõre tühimikes. Nad on heade mehaanilise- tehnoloogiliste omadustega ja head elektrijuhid.
Sulami tekkimisel võivad sulatatud metallid omavahel reageerida, moodustades metallide vahel keemilisi ühendeid, mida nimetatakse intermetalseteks ühenditeks. Intermetalseid sulameid iseloomustab tugevus, kõvadus, kuid vähene elektrijuhtivus.Intermetalsete ühentide sulamistemperatuur võib olla madalam või kõrgem lähtemetallidest. Nad erinevad asendussulamitest, sest viimastel on asenduvate aatomite paigutus korrapäratu, intermetalsetel ühenditel on aga korrapärane ja aatomite vahekord täisarvkordne. Seepärast saab niisuguse sulami koostist avaldada valemiga, asendussulamit valemiga iseloomustada ei saa.
Sulamite omadused sõltuvad sulami koostisest, sulami tahkumisel ja selle järgneva termilise töötlemise tingimustest. Sulamite omadused ei ole aritmeetilised keskmised koostismetallide omadustest. Sulami värvus võib erineda koostisosade värvusest.
Sulamid on enemasti odavamad kui puhtad metallid. Loodusliku maagi töötlemisel saadakse enamasti tehniline metall , mis lisaks põhimetallile võib sisaldada ka mitmesuguseid metallilisi või mittemetallilisi lisandeid. Lisandite kõrvaldamine toormetallist on tehniliselt küllaltki keerulie ja majanduslikult kulukas protsess. Sulamid on sageli paremate omadustega kui puhtad metallid. Varieerides sulamite koostisest on võimalik saada erinevate kasutusvaldkondade jaoks vajalikke omadustega sulameid.
Tuntumad sulamid on rauasulamid , alumiiniumsulamid ja vasesulamid. Rauasulamid on sulamid, mille põhikomponent on raud ja tavalisem lisand on süsinik. Eristatakse puhtaid nindg tehnilisi rauasulameid-terast ja malmi, mida kasutatakse pottide ja pannide valmistamisel. Terast kasutatakse konstruktsioonide, sildade ja laevade valmistamisel. Viimased sisaldavad peale süsiniku mangaani, räni, fosforit , hapnikku, lämmastikku ja teisi elemente. Sulamisse satuvad need kütusest, toorainest , õhust või mujalt.
Alumiiniumsulamil on enamiku teiste praktikas kasutavate metallide ees suur eelis-ta on kerge, kuid samas liiga pehme ja mehaaniliselt vähe vastupidav. Alumiiniumi sulam duralumiinium on puhtast alumiiniumist vaid veidi raskem, kuid tugevuselt ja vastupidavuselt lähedane terasele. Duralumiinium on asendamatu materjal lennukiehitusel ja mujal, kus vajatakse kerget ning tugevat metalli. Laialdast kasutamist on leidnud ka mitmed vasesulamid. Kõige tuntum on nendest pronks ja valge vask ehk messing . Pronksist tehakse medaleid, relvi , tööriistu ja palju muud. Messingust valmistatakse masinaosi, kastruleid.
Mõned tähtsamad sulamid veel:
Melhior-on vase ja nikli sulam, temast vermitakse münte ja valmistatakse ehteid, lusikaid, kahvleid ja palju muid asju.
Pobediit-sisaldab volframit, koobaltit ja süsinikku. Pobediisis on volframkarbiidi kristallid seotud koobatiga. Seda kasutatakse metallterade ja kivimipuuride valmistamiseks.
liitmiseks.
Joodised-on plii ja tina sulamid, mida kasutatakse tinatamiseks ja metallide liitmiseks.
Metallide ja sulamite omaduste võrdlus
Mõned sulamite omadused näiteks tihedus on sulami erinevate koostismetallide omadustega võrreldes vahepealsed. Paljud väga olulised sulamite omadused võivad aga vastavate puhaste metallide omadustest tugevasti erineda. Paljude sulamite sulamistemperatuur on märgatavalt madalam kui koostismetallidel . Samas on mõnede siirdemetallide sulamid veelgi kuumuskindlamad kui vastavad koostismetallid. Sellistest sulamitest valmistatakse kõrgtemperatuuril töötavaid seadmeid ja keemiatööstusaparatuuri. Paljud sulamid on paremate mehhaaniliste omadustega kui vastavad puhtad metallid: nad on kõvemad, tugevamad ja kulumiskindlad. Puhas hõbe ja eriti kuld on nii pehme ja kergesti kuluvad, et neid saabki praktikas kasutada ainult sulamitena, mis on tunduvalt kõvemad ja mehhaaniliselt vastupidavad.
Kasutatud kirjandus

• www.wikipedia.org/wiki/Sulam
  
• Üldine keemia lk 131
  
• Keemia õpik 10 klassile lk 168-169
  
• Anorgaaniline keemia lk 135
  
• www.miksike.ee/.../9-1-5-1.htm