ALAŞIM i. Bir metale, bir veya birkaç elementin katılması ile elde edilen metal niteliğinde madde.

— Mad. sanay. Ağır alaşım, esası tungsten olan bir alaşım. || Beyaz alaşım (veya beyaz metal), sürtünmeyi önleyici malzemelerin yapımında kullanılan, kurşun, kalay veya antimon esaslı, beyaz renkte alaşım, || Çok hafif alaşım, magnezyum esaslı alaşım. || Elmaslı alaşım, içine elmas tozu katılmış alaşım. || Hafif alaşım, alüminyum esaslı alaşım. || Kolay eriyen alaşım, erime noktası 100°C'den düşük olan alaşım. || Refrakter alaşım, yüksek sıcaklıklarda, çeşitli ortamların aşındırıcı etkisine veya mekanik zorlamalara dayanan alaşım. || Sert alaşım, demir ailesinden bağlayıcı bir metal veya alaşım (kobalt, nikel) yardımı ile elde edilen ve çok sert refrakter metal karbürlerinden meydana gelen aıaşım. I Sürtünme alaşımı, sürtünmeyi önleyici özellikleri olması istenen alaşım. Bk. ANSİKL.

— Metalürji. NüKleer uygulama için alaşım. nükleer reaktör dementlerinin bileşimine yakıt, yavaşlatıcı, koruyucu, soğutucu veya yakıt Kılıfı olarak giren alaşım. Bk. ANSİKL.

Alaşımların bünyesi

— ANSİKL. Mad. sanay. Bir alaşım meydana getirmenin amacı, metallere yeni özellikler kazandırmak, katılan elementlerle esas metalin katı çözeltiler veya bileşikler vermesini sağlamaktır. Katı çözeltiler, metalik halin özelliklerini muhafaza ederler, şekillendirmeye de genellikle elverişlidirler. Sertlikleri saf metalinkine kıyasla daha yüksektir. Birçok sınaî alaşımın en büyük kısmı bunlardan meydana gelir. Bileşikler, özel bünyeleri dolayısıyle, çok defa kırılgan ve çok serttir. Sınaî alaşımlara bunlardan ancak pek sınırlı bir miktar katılabilir. Bazı alaşımlarda hem katı çözelti billurları, hem de bileşik billurlar vardır; bunlar mikroskopla kolayca ayırt edilebilir. Termeki işlemleri (Bk. SULAMA) bunların alaşımda çok ince ve düzenli bir şekilde dağılmalarını sağlar. Böylelikle her kristaldeki kayma kütleleri de birbirine âdeta perçinlenmiş olur. Bunun sonucu olarak, söz konusu bileşiklerin varlığı, alaşımın sürekli deformasyona karşı direncini, yani esneklik limitini yükseltir. Eritme yoluyle bir alaşım elde etmek istenildiği zaman, önce esas metal eritilir, sonra buna gerekli oranda öteki elementler katılır. Bu elementler, eriyikte çözününce, esas metalin donma derecesini alçaltabilir veya yükseltebilir. Bu durumda, tam bir çözünme sağlayabilmek için, metalin kendi erime derecesinden daha yüksek bir sıcaklıkta ısıtılması gerekir. Elde edilecek en düşük sıcaklık dik koordinatlı bir sistemde çizilen diagramlarla bulunur. Bu koordinatlarda absisler, alaşımların kimyevî bileşimlerini, ordinatlar da sıcaklık derecelerini gösterir. Meselâ, gümüş ve altın alaşımlarını ele alalım. Bu iki metal sıvı durumda da katı durumda da birbirine her oranda katılarak çözünlenebilir. Sıvı durumdan katı duruma geçiş, diyagramdaki iki uç dikme ile gösterilen saf gümüş ve altın için değişmez sıcaklıklarda gerçekleşir, fakat belli bir gümüş-altın alaşımı için, erime belli bir termik aralıkta, yani iki sıcaklık derecesi arasında görülür ve bu aralık, alaşımın X kimyevî bileşimine bağlı X= alaşımda bulunan altın kütlesi x 100 / tüm alaşımın kütlesi oranı ile tanımlanır, öyleyse, bu alaşım için bir donma başlangıcı sıcaklığı bir de donma sonu sıcaklığı vardır. Bu iki sıcaklık derecesi, alaşımın kimyevî bileşimine göre, likidus ve solidus adı verilen iki eğri boyunca değişir. Likidus'un üst tarafında bulunan herhangi bir nokta, tamamıyle sıvılaşmış bir alaşımı, solidus'un altında bulunan herhangi bir nokta tamamıyle katılaşmış bir alaşımı; bu iki eğri arasında bulunan bir nokta ise, donmakta olan, yani kısmen sıvı, kısmen katı durumda bir alaşımı gösterir. X bileşimli bir alaşım, toplam kimyevî bileşimi değiştirilmeden, yavaş yavaş soğutulunca, bunun gösterme noktası bir dikme boyunca yer değiştirir ve Qo donma başlangıcı derecesine gelince, sıvı kütlesi içinde çok ufak ve katı alaşım tanecikleri meydana gelir, bunlar gümüş ve altın atomlarından meydana gelen katı çözelti billurlarıdır ve So noktası ile gösterilir, kimyevî bileşimleri de Xo apsisiyle bulunur. Kendilerini meydana getiren sıvıya oranla altın bakımından daha zengin oldukları görülür. Sıcaklık gittikçe düşerse, billurlar büyür (gitgide daha çok sıvı emdikleri için) kimyevî bileşimleri de bir biçimli kalmakla beraber değişir. Gösterme noktaları solidus eğrisini çizer, buna karşılık, kalan sıvıyı gösteren nokta likidus üzerinde yol alır. 0ı donma sonu noktasında, en son Li sıvı damlası kaybolur ve Sı billurları birbirleriyle temas haline gelir. Böylelikle, hepsi aynı X bileşiminde bulunan bir homojen tanecikler topluluğu elde edilir ki metalin her oranda birbirinde katı olarak çözünmesine ender rastlanır: bunun için, iki metalin atom çaplarının birbirine yakın, valanslarının da aynı olması gerekir. Alaşıma giren iki metalin atom çapları birbirinden oldukça farklıyken de katı çözeltiler meydana gelebilir; fakat o zaman bu çözeltiler belli bir sınırı aşamaz. Meselâ gümüş ile bakır birbirinde çözünebilir, ama 780°C ısıda gümüş en çok yüzde 8,8 bakır, bakır da en çok yüzde 8 gümüş çözündürür. Bu karşılıklı çözünme, sıcaklıkla birlikte azalır ve her iki metal de âdi sıcaklıkta birdenbire çözünmez. Bu durumda olayı belirleyen sıcaklık konsantrasyon diyagramında, bu çözünme değişikliği iki eğri ile gösterilecektir. Bu iki eğri arasında bulunan her nokta, biri gümüş, öbürü bakır bakımından zengin iki cins kristali belirtecektir. Bunlar mikroskopta da kolayca ayırt edilebilir. Gümüşçe zengin alaşımların L1 likidus'u ile S1 solidus'u, bakır oranları arttıkça bu alaşımların donma başlangıcı ve donma sonu sıcaklıklarının düştüğünü gösterir. Gümüş oranı artan, bakırca zengin alaşımlarda da aynı olay görülür. Bunun sonucunda diyagram likidusun, E noktasında birleşen bir L1 ve L2 kollarını göstermiş olur. Sıvı durumda yüzde 28,5 bakır ihtiva eden bir alaşımı ele alalım: bu alaşım soğutulduğu zaman, 780°C'ye kadar sıvı durumda kalır. Bu sıcaklıkta neler olduğunu anlamak için, likidus eğrilerini yeni bir açıdan ele almak gerekir: L eğrisinin her noktası, gümüşçe zengin katı çözelti billurlarına kıyasla doymuş bir sıvıyı gösterir, çünkü bu sıvı soğutulduğu zaman böyle billurlar meydana gelir. Aynı şekilde, L2 kolunun her noktası, bakırca zengin katı çözelti billurlarına oranla doymuş bir sıvının karşılığıdır. Likidusun her iki kolu üzerinde bulunan E noktası da, böylelikle, her iki cins billura doymuş durumda olan bir sıvıyı gösterir. Bu sıvıdan bir miktar kalori çekilirse, gümüş ve bakırca zengin billurlardan ibaret bir karışım halinde donduğu görülür. Termodinamik kurallarına göre, bu donma olayı değişmez bir sıcaklıkta gerçekleşir, öyleyse, eutektik alaşım adı verilen bu alaşımın termik katılaşma aralığı yoktur. Mikroskop altındaki görünüşü karakteristiktir, değişik renkte iki cins billurun düzenli bir şekilde dağılışını gösterir; bu düzenli bünyenin üstün nitelikte mekanik özellikleri bulunur. Katı çözelti billurları ve bileşik billurlar ihtiva eden eutektik karışımlar da vardır: bunlar, özellikle sıcaklık bileşim diyagramında gösterilen alüminyum ve bakır alaşımlarında bulunur. Alüminyum 548°C'de en çok yüzde 6 bakır çözündürür ve çözünürlük sıcaklıkla birlikte düşerek âdi sıcaklıkta ihmal edilecek bir kıymet alır. Demek ki bir alüminyum-bakır alaşımı, 20°C'de oldukça saf alüminyum billurları ve bir Al2 Cu bileşiği billurlarını ihtiva eder. Bu bileşik 590°C'de erir ve kimyevî bileşimi, pratik olarak sıcaklığa bağlı bulunmadığından, diyagramda yüzde 54 bakıra tekabül eden bir dikme ile gösterilir. Eutektik alaşım yüzde 33 bakır ihtiva eder ve 548°C'de erir.

Bazı sistemlerde, erime sıcaklığı saf metal-lerinkinden çok daha yüksek olan bileşikler vardır. Bu stabillik, adı geçen bileşiklerdeki iki cins atomun ancak belli oranlarında meydana gelen, çok büyük kuvvetlerle kenetlendiklerini akla getirir.

Alaşımların üretimi

Alaşımda en çok baş vurulan üretim usulü elementlerin eritilmesi'dir. Alaşımı meydana getiren metaller aşağı yukarı eşit miktarda ise, ilkin en güç eriyen metal (meselâ yüzde 50 çinko ihtiva eden pirinçlerde bakır) eritilir, bir metalin oranı ötekine kıyasla çok daha yüksek ise, erime noktası alaşımdaki öbür metalinkinden düşük bile olsa (meselâ yüzde 4 bakirli alüminyum-bakır alaşımında alüminyumun durumu) ilkin bu metal eritilir.

Alaşım üretmek için iki özel metot daha kullanılabilir: bunlardan biri, katılan metal bakımından daha zengin yüzeyli, heterojen bir ürün sağlayan semantasyon (meselâ nitrürasyon, kalorizasyon, kromizasyon v.b.), öbürü ise önceden preslenmiş metal tozlarının katı (veya kısmen sıvı) durumda sinterleştirilme'si usulüdür. (Bk. Tozlar METALÜRJİSİ.) Bundan başka, çöktürülecek alaşım metalleri bakımından zengin bir banyo kullanılarak ince bir elektrolitik çökeltiyle de alaşım elde edilebilir. (Meselâ gümüş esaslı antifriksyon alaşımları, kurşun-kalay alaşımları.)

Sınaî alaşımlar

Alaşımlar ya bu alaşımı meydana getiren metallerin adları yan yana getirilerek (gümüş-bakır alaşımları, ferro-nikeller), ya alaşıma özel bir ad verilerek (Pirinç, Duralümin, İnkonel) veya sembolik belirtmeler (normlar ve standartlar) kullanılarak adlandırılır. Sayıları çok yüksek olduğu için, alaşımları içlerindeki başlıca metale göre sınıflandırmak gerekir.

• demir alaşımları: âdi ve özel çeliklerle dökme demirler; ferro-alaşımları;

• bakır alaşımları: tunçlar, pirinçler, mayşorlar, kupro-alüminyumlar v.b.;

• hafif alaşımlar: bunların en tanınmış olanları alpaks ile duralümindir. Bu alaşımlar alüminyumun, kendisine yeni özellikler katan başka metallere karıştırılması ile elde edilir. Bu yeni ürünün işlenmesi ve yüzey işlemleri özel metotlar gerektirir.

• çok hafif alaşımlar: bunlar magnezyum esaslıdır (elektron);

• kursun, kalay, çinko alaşımları;

• nikel alaşımları (Monel, nikrom v.b.):

• kıymetli metal alaşımları (altın, gümüş, platin);

• özel metal alaşımları: bunların bazıları (titan, zirkonyum, tungsten alaşımları) özellikle havacılık ye nükleer uygulama alanında büyük bir gelişme göstermektedir;

Refrakter alaşım. Bir alaşım, uzunca bir süre sıcakta tutulunca, sürenin uzadığı ve ısının arttığı oranda aşınır. Sıcakta gösterdiği mekanik direnç bakımından, kuvvetlere karşı direncinden başka, sürekli bir şekil değişikliğiyle kendini belli eden bükülmezlik düşüklüğünü de gözönüne almak gerekir; bu olaya akıcılık adı verilir.

Bir alaşımın sıcak gazların veya erimiş tuzların aşındırıcı etkisinden korunması için, bu alaşımın yüzeyinde alaşımın esas metalleri ile aşındırıcı ortam arasındaki iyon mübadelelerini önleyen ve bu ortamın etkisine dayanan, oksitten veya başka bir maddeden sürekli ve stabil bir koruyucu tabaka meydana getirmek gerekir. Krom, alüminyum ve silisyum, böyle bir korunmayı demir ve nikel ile sağlayabilir.

Refrakter alaşımlarda aranan başlıca mekanik özellik, akıcılığa dayanabilmedir, bu da tane büyüklüğünün (büyük taneler faydalıdır), yuğurulmanın, özellikle de kimyevî bileşimle termik bir önişlem sonucunda elde edilen mikrografik bünyenin (650°C'lik orta sıcaklıklarda kullanılan ferritik alaşımlar, daha yüksek sıcaklıklarda austenitik alaşımlar) etkisi altındadır. Molibden, tungsten, titan, nikel, krom, kobalt, vanadyum, niyobyum, alaşımların akıcılık sınırını arttıran elementlerdir. Sınaî önem taşıyan demir, krom veya nikel esaslı başlıca refrakter alaşımlar şunlardır:

• ferritik veya austenitik özel çelikler (Bk. ÇELİK, refrakter çelikler);

• basit veya kompleks nikel-krom alaşımları (yüzde 30-80 nikel, yüzde 15-30 krom, yüzde 2-5 alüminyum ve demir);

Bunlar ısıtıcı elektrik dirençleri sağlayan tel veya şerit yapımında kullanılır.

• süper alaşımlar: yüksek oranda krom, nikel, kobalt ihtiva eden ve bazan hemen hiç demiri bulunmayan bu alaşımlar 900°C-ye kadar dayanabilir (gaz türbinleri çarkları).

• sinterleşmiş alaşım veya maddeler: bunlar tozlar metalürjisi ile elde edilir ve yüksek erime noktalı metaller (molibden, tungsten, zirkonyum) ile refrakter maddelerin (oksitler, karbürler, borürler) bir araya getirilmesiyle sağlanır.

Sert alaşım. Daha 1910 yılında, eritme yolu ile tungsten karbürden tel çekme, cihazları yapımına başlandı. Bundan sonra, imalâtta tozlar metalürjisinden faydalanıldı, 1922'den sonra da «sinterleşmiş sert alaşımlar» geliştirildi. Tungsten karbüre en çok kullanılan bağlayıcı yüzde 5-10 oranında kobalt olmak üzere, başka bazı refrakter karbürler (titan, molibden, tantal karbürleri) katıldı. Bu alaşımların Vickers sertliği 1 600 civarındadır (bir yumuşak çeliğin Vickers» sertliği 100, sulanmış bir sert çeliğinki 700'dür). Bu alaşımlar özellikle bazı âletlerin ucuna takılan ufak levhalar şeklinde, tornacılıkta kullanılır, aynı şartlar altında, sert çeliğe kıyasla 10 misli fazla dayanırlar. Aynı alaşımlar, madencilikte kullanılan bazı âletlerin, tel çekme cihazlarının, metal tozlarını baskılama matrislerinin ve genellikle aşındırma işlemlerinde kullanılan parçaların yapımında da işe yaramaktadır.

Sürtünme alaşımları, iki türlü sürtünme a-1 aşımı vardır: temas halindeki parçaların tutuklanmasını, ısınmasını ve aşınmasını önlemek için sürtünmeyi elden geldiği kadar azaltan alaşımlar, bir de araçların debriyaj diskleri ile fren donanımlarında kullanılan, yüksek sürtünme katsayılı alaşımlar. Tozlar metalürjisi ile elde edilen bu alaşımlar, metal tozları (bakır, kalay, demir, kurşun) ile bazı mineral tozlardan (silis) meydana gelir. Böylece bu kompleks karışımlar bazen zıt özellikler gösteren ve herhangi bir tutukluğa, lüzumsuz aşınmaya meydan vermemekle birlikte değişmez ve yüksek bir sürtünme katsayısına sahip olan ürünler elde edilmesini sağlar.

İmalât alaşımı. Bu tür alaşımın özet bünye ve bileşimleri tezgâhlarda büyük bir hızla ve kolayca işlenmesine ve sanayide seri halinde imal edilmesine elverişlidir, özellikle yumuşak çeliklerin, imalât esnasında meydana gelen talaşların kırılganlığını arttırarak daha iyi işlenmesini sağlamak için alaşıma kurşun ve kükürt de katılabilir.

Elmaslı alaşım. Alaşım veya alaşım benzeri maddelerin matrislerini hazırlamak için kullanılan metal tozlarına elmas tozu karıştırılarak ve tozlar metalürjisi ile elde edilen bu alaşımlar, özellikle bazı âletlerin (parlatma taşları, burgular) imâlinde işe yarar. Bu tür alaşımlar bünyeleri bakımından, demir-nikel-krom, tungsten-bakır-nikel veya özellikle tungsten-karbür, titan-karbür, kobalt esaslıdırlar. Böyle alaşımlardan elde edilen âletler, çok sert ve aşındırıcı maddelerin (cam, porselen, kıymetli taşlar, sulama ve nitrürasyon ile sertleştirilen yüzeyler) işlenmesine imkân verir.

Kolay eriyen veya düşük erime noktalı alaşım. Bu tür alaşımlar erime noktası çoğu kere 100°C'den düşük olan bir eutektik bileşime yakın oranlarda üç veya dört metalden meydana gelir. Düşük erime noktaları dolayısıyle, bu alaşımlar bazı emniyet düzenlerinde (buhar kazanlarının sigortası) veya parlatılacak ufak metal parçalarının dayanağı olarak kullanılırlar. Başlıca düşük erime noktalı alaşımlar bismut, kurşun, kalay ve bazen de kadmiyum ihtiva ederler.

— Metalürji. Nükleer uygulamalar için alaşımlar. Nükleer reaktörlerin bileşimine giren çeşitli parçaların yapımı için, saf madenlere nazaran ya sadece nükleer özellikleri, ya mekanik mukavemetleri veya oksitlenmeye, yahut aşındırmaya karşı gösterdikleri direnç dolayısıyle daha mükemmel özellikleri olan bazı alaşımlara baş vurulur.

Yanıcı unsurlar elde etmek için, saf uranyum, ancak sıcaklığı düşük reaktörlerde kullanılır, çünkü 660°C'den yüksek ısılarda bu maden billûrî alotropik değişimlere uğrar, oldukça kolay oksitleşir; 100°C'den itibaren sudan çabuk müteessir olur ve ışınımlar yüzünden tanecikleri büyüyerek 515er. Bu sakıncaları önlemek için, içinde yüzde 10 molibden veya ayrıca rutenyum, zirkonyum ve paladyum bulunan ve 700-800°C'ye kadar dayanan uranyum alaşımlarına baş vurulur. Bölünebilir izotopla zenginleştirilmiş uranyum kullanıldığı zaman, bir alüminyum, paslanmaz çelik veya zirkonyum ana maddesine bu metal UAU bileşiği veya UO2 oksidi halinde ve yüzde 20 oranında dağıtılır. 1000° C civarındaki sıcaklıklara karşı uranyum oksit, karbür veya nitrür esaslı sinterleşmiş ürünler kullanılır.

Berilyum, gerek saf halde, gerek oksitle karışık olarak iyi nitelikte bir nötron yavaşlatıcısı ödevini görür; fakat çeşitli özelliklerinden dolayı kullanılma alanları sınırlıdır.

Çeşitli metal ve alaşımlar sıvı halinde ve 35O°C ile 600°C arasındaki sıcaklıklarda, yanıcı unsurların soğutulması ve yüksek güçlü reaktörlerde enerjiyi toplamak için kullanılır. Eriyik halindeki sodyum, potasyum ve kurşun-bizmut alaşımları günden güne daha çok kullanılmaktadır. Pompalama devreleri bakımından, yoğunluğu ve nükleer nitelikleri dolayısıyle civanın uygulama alanı oldukça dardır. Sıvı halinde madenler kullanıldığı zaman, devrelerde ve pompalarda sızmaları önlemek için çok dikkatli davranmak gerekir. Reaktörlerin dışında bulunan bazı kapların veya ekranların korunmasında çelik ve en çok kurşun kullanılır.

Yanıcı elementler, rolleri değişik olan koruyuculara veya kılıflara yerleştirilir: bunların görevi, yakıtı soğutucu sıvıdan ayırmak, ve soğutma devrelerinin bölünme ürünleri tarafından kirletilmesini önlemektir. Ayrıca bu yanıcı elementlerin sıcakta gerekli mekanik özellikleri olmalı, bir dereceye kadar yassılaşabilmeli veya çekilebilmeli, yorgunluğa ve aşınmaya şok iyi dayanmalı, nötronları da çok az miktarda soğurmalıdır. Bu gibi nitelikleri olan başlıca madenler, alüminyum (silisyum, zirkonyum veya nikel ile alaşım halinde), magnezyumun yüzde 0,5 zirkonyumla alaşımı, zirkonyum esaslı alaşımlar ve içinde yüzde 20 krom ile yüzde 10-20 nikel bulunan paslanmaz çeliklerdir.