فلز سبک: تفاوت میان نسخه‌ها

به طور سنتی لفظ فلز سبک ابتدا به آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم داده شده است چرا که به فراوانی در سازه ها و وسایل به منظور کاهش وزن استفاده شده اند. بر همین اساس تیتانیوم و برلیومبرلیم هم میتوانند به عنوان فلز سبک در نظر گرفته شوند. در حدود 14 فلز خالص وجود دارد که چگالی آنها کمتر یا مساوی چگالی تیتانیوم یعنی 4.5 گرم بر سانتی متر مکعب (چگالی تیتانیوم) میباشد. از میان این فلزات، [[منیزیم]]، [[برلیم]]، [[آلومینیوم]] و [[تیتانیوم]] فلزات سبکی هستند که از اهمیت تجاری بالایی برخوردارند. چگالی‌های آنها به ترتیب برابر با ۱٫۷، ۱٫۸۵، ۲٫۷ و ۴٫۵ گرم بر سانتی متر مکعب است که در محدوده ۱۹ تا ۵۶ درصد چگالی فلزاتی مثل [[آهن]] (۷٫۸) و [[مس]] (۸٫۹) قرار دارد. 10 فلز سبک دیگر که چگالی کمتر از تیتانیوم دارند کاربرد سازه ای چندانی ندارند.

آلیاژهای بر پایه آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم خواص [[سفتی]] به وزن و [[استحکام]] به وزن بهتری نسبت به اغلب فولادها دارند. خاصیت سبکی خود به طور مستقیم منجر به افزایش استفاده از این آلیاژها برای بسیاری از کاربردها گردیدهشده است. نسبت استحکام به وزن آلیاژهای سبک نقش مهم و محوری نسبت به آلیاژها و مواد دیگر در [[دیاگرام اشبی]] دارد. مزایای کاهش چگالی هنگامی که پارامترهایی نظیر سفتی و مقاومت در برابر [[خمش]] نیز مد نظر است، اهمیت مضاعفی می یابد. به عنوان مثال سفتی یک تیر با مقطع مستطیلی با حاصل ضرب [[مدول الاستیک]] در توان سوم ضخامت تیر نسبت مستقیم دارد. اهمیت رابطه بین چگالی و سفتی در نوموگراف نشان داده میشود.

علاوه بر سبک بودن، آلیاژهای سبک دارای ویژگی های مفید دیگری نیز هستند. به عنوان مثال آلومینیوم دارای مقاومت به [[خوردگی]] بالایی بوده و رسانایی گرمایی و الکتریکی بالایی دارد. منیزیم قابلیت ماشینکاری بالایی دارد و تیتانیوم از مقاومت به خوردگی و مقاومت به [[خزش]] بالایی برخوردار است. برلیومبرلیم دارای خواص قابل توجهی است، سفتی آن که با توجه به مدول الاستیک ویژه اندازه گیری میشود، بیش از فلزات رایج دیگر است. همچنین برلیوم دارای نقطه ذوب بالایی است و نفوذپذیری آن در برابر نوترون کمتر از هر فلز دیگری است. خاصیت منحصر به فرد دیگر برلیومبرلیم [[گرمای ویژه]] زیاد آن است که تقریبا دو برابر آلومینیوم و منیزیم میباشد. <ref name="Polmear"/>و<ref name=" Agrawal">

آلومینیوم فراوانترین فلز و سومین عنصر فراوان موجود در پوسته زمین است. منیزیم و تیتانیوم نیز به ترتیب هشتمین و نهمین عنصر فراوان در پوسته زمین هستند.برلیم نسبت به بسیاری از فلزات دیگر، کمیابتر است و از لحاظ فراوانی در پوسته زمین، در رده 48 بین تمامی عناصر قرار میگیرد.<ref>

به طور کلی کاربرد صنعتی و سازه ای آلیاژهای سبک در سه دسته صنعت حمل و نقل، لوازم الکترونیک و وسایلتجهیزات قابل حمل، و تجهیزات ورزشی و تفریحی می‌باشد. کاربر فلزات سبک در سازه ها رشد بسیار سریعی دارد ( حدود 7درصد در سال) که بیشتر از هر فلز دیگری است.<ref name=" Agrawal"/>

برلیم به دلیل سفتی و مدول الاستیک بالا در ژیروسکوپ و سیستمهای هدایت داخلی استفاده میشود. برلیوم همچنین برای شیلدهای حرارتی و اجزای سازه ای موشکها و همچنین پنجره های لوله های اشعه ایکس استفادهکاربرد میشوددارد. [[لیتیوم]] به عنوان ماده آلیاژی در آلومینیوم به منظور کاهش دادن چگالی آن و کاهش وزن در سازه های هوایی استفاده میشود. [[ییتریوم]] مجموعه ای از خواص عالی و قابل توجه دارد که با وجود کمیاب بودن، در هواپیما و فضاپیماهای با سوخت هسته ای کاربرد داشته است. دیگر فلزات سبک اغلب برای استفاده سازه ای چندان مناسب نیستند زیرا فعالیت شیمیایی بالایی دارند یا اینکه نقطه ذوب آنها پایین است. با این وجود کاربردهای غیرسازه ای برای از فلزات سبک نیز زیاد است. به عنوان مثال [[سدیم]] مایع در مقادیر زیاد برای خنک کاری رآکتورهای هسته ای و در مقادیر کم برای خنک کاری شیرهای موتورهای IC عملکرد بالا استفاده میشود. دلیل استفاده از سدیم مایع به عنوان خنک کار این است که هدایت حرارتی آن 143 برابر بهتر از آب است و چگالی آن نیز از آب کمتر است. دمای جوش آن نیز بالاتر بوده و در دمای (883 درجه میجوشدسلسیوس) و تا زمانی که در سیستم بسته استفاده شود ایمن است. فعالیت شیمیایی [[کلسیم]]، [[سزیم]] و لیتیوم باعث میشود از آنها برای جذب و حذف گازهای باقیمانده در سیستمهای خلا استفاده کنند.<ref name="Polmear"/>و<ref name=" Agrawal"/>