Leghe di sostituzione e interstiziali: classificazione

Le leghe sono sistemi omogenei costituiti da due o più elementi di cui almeno uno è un metallo.

Esempi  includono acciaio inossidabile, ottone, bronzo, oro bianco, argento sterling e amalgami. Sebbene esistano eccezioni, la maggior parte delle leghe prende il nome dal loro metallo primario o di base. Segue l’indicazione di altri elementi in ordine di percentuale in massa.  Le proprietà mostrate dalle leghe spesso differiscono in modo significativo da quelle dei loro elementi costituenti. Spesso le leghe mostrano una maggiore resistenza e durezza rispetto alle loro controparti in metallo puro. Un tipico esempio di lega è l’oro rosso, che si forma tramite il processo di combinazione di rame e oro.

Presentano generalmente proprietà meccaniche migliorate come maggiore resistenza, durezza, durevolezza e occasionalmente una migliore resistenza alla corrosione rispetto ai rispettivi costituenti metallici puri sebbene ogni materiale costituente contribuisce con le sue proprietà distinte alla soluzione o miscela risultante. Ad esempio, si può osservare che le leghe di alluminio mostrano una resistenza e una durezza notevolmente migliorate rispetto all’alluminio puro, che possiede caratteristiche intrinseche di morbidezza e malleabilità.

Una lega è un materiale composito formato attraverso il processo di fusione e combinazione di due o più elementi, con il requisito che almeno uno di questi elementi sia un metallo. Dopo aver subito il processo di raffreddamento, una lega subisce una cristallizzazione e si trasforma in una soluzione solida, una miscela o un composto intermetallico.

I costituenti delle leghe non sono adatti ai metodi di separazione fisica. Una lega è una sostanza omogenea che mantiene le proprietà caratteristiche di un metallo, nonostante la potenziale inclusione di metalloidi o non metalli nella sua composizione.

Storia

Come tutti i materiali ottenuti dall’uomo sono il frutto di una ricerca volta ad ottenere particolari proprietà non presenti nei singoli metalli. Il bronzo è la prima lega metallica conosciuta dall’umanità utilizzata per forgiare armi e utensili. Questi manufatti richiedono determinate caratteristiche e infatti il bronzo fu usato al posto del rame che, per la sua fragilità, era poco adatto a questi scopi.

Sebbene siano stati rinvenuti reperti in bronzo risalenti a circa 7000 anni fa in Medio Oriente e in Cina l’età del bronzo in Europa inizia nel 3500 a.C.
Ad oggi una delle ultime leghe scoperte è quella tra magnesio e calcio che mostra la particolare proprietà di avere una velocità alla corrosione molto bassa.

Classificazione

I metodi per classificare le leghe sono svariati e possono considerare:

• • Il numero di componenti e sono quindi dette binarie, ternarie, quaternarie o complesse
  • La reciproca solubilità dei componenti
  • La somiglianza del reticolo cristallino, la dimensione degli atomi e le caratteristiche elettrochimiche dei componenti

Leghe di sostituzione e interstiziali

A seconda delle azioni mutue tra gli ioni  possono essere classificate come soluzioni solide omogenee dette di sostituzione e leghe eterogenee dette interstiziali

Le soluzioni solide sono miscugli omogenei in cui i componenti sono dispersi in modo casuale e uniformemente. Gli ioni del soluto, ovvero della specie che è contenuta in minore quantità, sostituiscono altrettanti ioni del solvente ovvero della specie contenuta in maggior quantità nel suo reticolo cristallino. Tali tipi di leghe sono dette leghe di sostituzione e possono formarsi quando gli ioni dei due metalli hanno dimensioni simili. Tipici esempi  sono bronzo e ottone.

Nelle leghe interstiziali invece, atomi di piccole dimensioni si posizionano nelle cavità del reticolo cristallino del metallo principale. Quando due elementi formano una lega interstiziale, il raggio atomico del soluto deve essere inferiore di circa il 60% rispetto al raggio atomico del metallo principale. Gli atomi interstiziali interferiscono con la conducibilità elettrica. Questo movimento limitato rende la lega più dura e più forte rispetto al metallo principale. Un tipico esempio è l’acciaio

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