فلزات غیر آهنی سبک
فلزاتی که جرم مخصوص آنها کمتر از ۵ کیلوگرم بر دسی مترمکعب باشد، فلزات سبک نامیده میشود. فلزات سبکی که بیشترین کاربرد را در صنعت دارند شامل آلومینیم، منیزیم، بریلیم و تیتانیم هستند.
در سال‌های اخیر فلزات سبک، کاربردهای زیادی در تمامی زمینه‌های مهندسی یافته‌اند. دلیل این امر هما‌نطور که از نام این فلزات مشخص است، وزن کم آنها در برابر فلزات سنگین مثل آهن است. امكان ماشینکاری آسان، شکلدهی به صورت سرد و گرم، جوشکاری، لحیم‌کاری، چسباندن، پر‌چکاری و خمکاری ساده از خواص مورد توجه این فلزات است. فلزات سبک، دارای سختی کمی هستند، لذا از به کارگیری آنها در شرایطی که ضربه و یا صدمات سطحی حادث میشود، باید اجتناب کرد. باید از صدماتی مثل بریدگی، خراش به دلیل حساسیت به شکاف این فلزات، جلوگیری شود. برای ماشینکاری این فلزات لازم است ضربه به صورت گسترده، یکنواخت و تدریجی بر قطعه وارد آید.
آلومینیم
آلومینیم از جمله فلزات سبک است که به دلیل قیمت نسبتاً ارزان و خواص ویژه‌اش بسیار مورد توجه است. تقریباً ۸ درصد از کل پوسته زمین را آلومینیم
تشکیل می‌دهد که پس از اکسیژن و سیلیسیم فراوان‌ترین عنصر در پوسته زمین است هر چند این عنصر به وفور در طبیعت یافت میشود ولی نمی‌توان آن را به صورت خالص پیدا کرد و اغلب به صورت ترکیب با سایر عناصر به ویژه اکسیژن است.
خواص آلومینیم
آلومینیم فلزی است، بسیار سبک و چگالی آن در حدود یک سوم فولاد است. کم بودن وزن این فلز مزایای زیادی در بر‌دارد. حمل و نقل راحت‌‌تر و سریعتر، از جمله این مزایاست. ولی آن چه در این میان از اهمیت بیشتری برخوردار است، استحکام آلیاژهای این فلز است. هر چند آلومینیم به صورت خالص از استحکام چندانی برخوردار نیست (در حدود ۱۱Mpa) ولی برخی از آلیاژهای این عنصر فلزی از لحاظ استحکام با فولادهای معمولی برابری می‌کنند. این خاصیت باعث میشود تا اغلب تولید کنندگان هر جا که بتوانند از آلومینیم به جای فولادهای با استحکام کم تا متوسط استفاده کنند. خاصیت جالب در آلومینیم این است که، آلومینیم استحکام خود را در درجه حرار‌ت‌های پایین (زير صفر) به خوبی حفظ می‌کند، این در حالی است که اغلب آلیاژهای فلزی دیگر در اثر کم شدن درجه حرارت محیط، دچار شکنندگی و کم شدن در استحکام می‌شوند.
از دیگر خواص آلومینیم، هدایت الکتریکی بسیار خوب آن است، در حقیقت آلومینیم پس از نقره، مس و طلا، بیشترین ضریب هدایت الکتریکی را دارد. فلزات نقره و طلا به دلیل گرا‌ن قیمت بودن اغلب در مصارف تجاری بجز در موارد خاص استفاده نمی‌شوند و این مس و آلومینیم هستند که در مصارف
تجاری و در تجهیزات الکتریکی و برق استفاده می‌شوند. خاصیت هدایت الکتریکی آلومینیم در حدود نصف مس است ولی اغلب از فلز آلومینیم در تجهیزات انتقال قدرت استفاده میشود زیرا آلومینیم وزنی در حدود یک سوم مس دارد و این وزن کم، استفاده از تجهیزات جانبی کمتری را سبب میشود.
آلومینیم خاصیت جالب دیگری هم دارد و آن ضریب بالای هدایت حرارت آن است در نتیجه کاربرد این عنصر در تولید تجهیزات انتقال حرارت از اهمیت خاصی برخوردار است. به همین دلیل است که از آلومینیم در تولید ظروف خانگی و تزئینی استفاده میشود. از این فلز در تولید رادیاتورهای سرمایشي و گرمایشی هم استفاده میشود که البته با توجه به شکلپذیری خوب آلومینیم، رادیاتورهای تولیدی از این جنس، شکیل‌تر و با دوام‌تر هستند.
تیتانیم
تیتانیم فلز نسبتاً جدیدی است که به خانواده فلزات مهندسی سبک وزن اضافه شده است نیاز صنایع هوایی به مواد جدید با خصوصياتی همچون مقاومت بالا در مقابل ضربه، وزن سبک و دمای ذوب بالا، عامل اصلی استفاده از تيتانيم و آلياژهای آن شد. دمای ذوب این فلز که در حدود ۱۷۰۰۰ درجه سانتیگراد است، توانایی‌های خاصی به این فلز در دماهای بالا می‌دهد. هم اکنون این فلز به دلیل مقاومت به خوردگی بالایی که دارد در صنایع شیمیایی و مهندسی پزشکی هم بکار گرفته میشود.
خواص و كاربرد تیتانیم
تیتانیم دارای نسبت استحکام به وزن بالایی است و در دماهای بسیار بالا این مقاومت را به خوبی حفظ می‌کند. درست به همین دلیل است که این عنصر به شدت مورد توجه صنايع هوافضاست. این آلیاژ در حدود ۳۵ – ۲۵ % وزن موتورهای جدید هواپیماها را تشکیل می‌دهد. به کارگیری تیتانیم در بدنه و اسکلت هواپیما و سفینه‌های فضایی نیز به همین دلیل به شدت مورد توجه است.
این فلز در محیط هایی که شرایط بسیار سخت حاکم است از نقطه نظر خوردگی در مقایسه با مس و فولادهای زنگ نزن مقاومت بسیار بیشتری دارد. از همین روست که از آن در صنایع شیمیایی و مهندسی عمومی استفاده‌های وسیعی میشود. از جمله کاربردهای جدید این فلز در پزشکی است. تیتانیم و آلیاژهای آن در مقایسه با فولاد زنگ‌نزن مقاومت بسیار خوبی از خود در برابر مایعات بدن نشان می‌دهد. این فلز به دلیل بی‌اثر بودنش، با بافت بدن سازگاری زیادی دارد و دفع نمی‌شود. از این رو اغلب اعضا و پروتزهای خارجی از این فلز ساخته می‌شوند.
از کاربردهای پزشکی تیتانیم، استفاده از آن در پروتزهای دندانی است، که شامل یک قطعه تیتانیمی که به صورت پیچ در داخل استخوان فک جاسازی
میشود و یک دندان كه از جنس نوعی سرامیک خاص است به آن پیچ میشود. علاوه بر کاربردهایی که بیان شده در ماشینکاری از اهمیت خاصی برخوردار است. تیتانیم به صورت تیتانیم کارباید و تیتانیم نیتراید به منظور افزایش مقاومت به سایش ابزارهای برشی، بر روی آنها پوشش داده می‌شوند. تیتانیم نیتراید همان پوشش طلایی رنگی است که بر روی اغلب ابزارهای برش مشاهده می‌کنید.
منیزيم
در مقابل اکسید شدن و خوردگی مقاومت کمی دارد و استحکام آن نیز کم است. منیزیم به صورت پودر و براده و در حالت مذاب، به سرعت می‌سوزد به همین دلیل به هنگام ذوب و ریخته گری، منیزیم و آلیاژهای آن باید تماس مذاب را با اکسیژن قطع کرد. منیزیم در هنگام سوختن نور زیادی تولید می‌کند.
منیزیم به دلیل استحکام کمي که دارد، براي ساخت قطعات صنعتي استفاده نمی‌شود. از منیزیم به عنوان یک ماده گوگر‌دگیر و جاذب اکسیژن در ریخته‌گری فلزات استفاده میشود. همچنین در ساخت وسایل آتش بازی و نورافشانی به خاطر سوختن سریع و تولید نور زیاد کاربرد دارد. آلیاژهای منیزیم دارای وزن سبک است و براده‌برداری از آن بهتر از فلزات دیگر است.
برای براده‌برداری از آلیاژهای منیزیم‌دار، از مایع خنک کننده غیر از آب مانند روغن مته و روغن چغندر استفاده شود چون براده‌های ظریف این آلیاژ به راحتی آتش می‌گیرند.
بريلیم
قابلیت حرارتی فوق العاده زیاد و دارای قابلیت الکتریکی خوب است. کاربرد عمده بریلیم در سخت کردن مس و نیکل در مفرغ‌های بریلیم است. بریلیم کاربرد وسیعی در صنایع نظامی، الکترونیکی و اتمی دارد. مانند ساخت مخروط دماغه موشک، شمع موتور هواپیما، بوته‌های ذوب آلیاژهای مس به همراه بریلیم در یاتاقان لوکوموتیو، فنر، ابزارهای ضد جرقه و قالب‌های پلاستیک کاربرد دارند. آلیاژهای بریلیم – نیکل برای ساخت فنرها به دلیل دوام بالا در مقابل پیچش مورد توجه است.
