Зачем создают сплавы
Чистый металл не всегда обладает нужной твёрдостью, прочностью, температурной или коррозионной стойкостью. Сплав — материал из двух или более компонентов, хотя бы один из которых является металлом и который сохраняет металлические свойства. В состав могут входить и неметаллы, например углерод.
Сплавы получают совместной обработкой компонентов, часто плавлением с последующим затвердеванием. Внутри могут образоваться твёрдые растворы, отдельные кристаллические фазы и химические соединения. Поэтому свойства сплава не вычисляются простым усреднением свойств исходных веществ.
Бронза в распространённом примере содержит медь и олово, латунь — медь и цинк. Сталь и чугун относятся к сплавам железа с углеродом и другими компонентами; различие содержания углерода и структуры влияет на свойства и обработку.
Легирование — введение компонентов для целенаправленного изменения свойств. Титан, вольфрам и молибден используют в специальных материалах и как легирующие компоненты соответствующих сплавов. Требуемая прочность, жаростойкость и устойчивость к коррозии достигаются сочетанием состава и технологии. Добавка одного элемента не гарантирует одновременно улучшения всех свойств.
Композиционный материал устроен иначе: например, металлические нити укрепляют полимерную или керамическую основу. Армирующие части и основа сохраняют различимые роли. Любой материал с металлической нитью нельзя автоматически называть сплавом.
Способность металла отдавать электроны
Химическое превращение металла в катион сопровождается отдачей электронов. Металл выступает восстановителем, а сам окисляется. Для сравнения используют электрохимический ряд напряжений. Сокращённый ряд:
K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, (H2), Cu, Hg, Ag, Au.
Водород включён как ориентир, хотя металлом не является. Слева расположены более сильные восстановители в принятом сравнении, справа — менее сильные. Ряд связан с поведением соответствующих пар «ион — металл» в стандартных условиях. Он помогает предсказывать возможность реакций, но не заменяет учёта среды, температуры и защитных плёнок.