بررسی عمیق‌تر در شیمی آلیاژ نشان می‌دهد که چرا آلیاژها در چنین طیف گسترده‌ای از صنایع مفید به حساب می‌آیند. از آنجایی که آلیاژها عناصر مختلفی را با هم ترکیب می‌کنند، اتم‌هایی با اندازه‌های مختلف دارند. در شیمی آلیاژ، یک آلیاژ را می‌توان با توجه به آرایش اتمی آن به عنوان جانشین (فرعی) یا بینابینی طبقه‌بندی کرد:

 

یک آلیاژ فرعی از مکانیسم‌های تبادل اتمی تشکیل می‌شود. اجزای فلزی شعاع اتمی و قابلیت‌های پیوند شیمیایی مشابهی دارند، بنابراین اتم‌های یک فلز می‌توانند همان مکان‌های مشابه خود را در شبکه فلزی اتمی اشغال کنند. آلیاژهای فرعی شناخته شده، شامل برنج و برنز می‌شوند.

 

آلیاژ بینابینی زمانی تشکیل می‌شود که اتم‌های کوچکتر از یک عنصر سوراخ‌های شبکه فلزی را پر کنند. اتم‌های هر عنصر مکان‌های یکسانی را اشغال نمی‌کنند. فولاد نمونه‌ای از آلیاژهای بینابینی است و در مورد فولاد، اتم‌های کربنِ کوچکتر فضاهای بین اتم‌های آهن را پر می‌کنند.

 

البته در هر دو آلیاژ، اتم‌های موجود در آلیاژ نمی‌توانند به راحتی مانند اتم‌های یک فلز خالص بر روی یکدیگر بلغزند. به این معنی که آلیاژ قوی‌تر و سخت‌تر از هر یک از آنها است. برای ایجاد آن از فلزات خالص استفاده شده است.

 

فلزات خالص به ندرت در تولید تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا بسیار چکش‌خوار یا نرم محسوب می‌شوند. اما همانطور که در بالا ذکر کردیم، آلیاژ کردن یک فلز اغلب خواص آن را بهبود می‌بخشد.

 

برخی از آلیاژها برای داشتن مقاومت بهتر در برابر خوردگی یا رسانایی بهتر و برخی نیز برای افزایش قابل توجه قابلیت تحمل بار ساخته شده‌اند.

 

خواص فیزیکی یک آلیاژ مانند رسانایی، واکنش‌پذیری و چگالی ممکن است تفاوت قابل توجهی با عناصر تشکیل‌دهنده آن نداشته باشد. با این حال، خواص مهندسی یک آلیاژ مانند استحکام برشی و استحکام کششی می‌تواند اساسا متفاوت باشد.

 

به همین دلیل، آلیاژهای فلزی در کاربردها و صنایع مختلفی مانند تولید، الکترونیک، کالاهای داخلی، معماری، لوله‌کشی و صنایع خودروسازی و هوافضا تقاضای بالایی دارند.

 

 

 

بنابراین فواید آلیاژ نسبت به فلزات خاص است و می‌توان برخی از این مزایا را به شرح زیر دسته‌بندی کرد:

 

یک آلیاژ استحکام کششی بیشتری نسبت به عناصر تشکیل دهنده آن دارد. می‌توانیم سختی یک فلز را با مخلوط کردن آن با فلز یا غیرفلز دیگر افزایش دهیم.

فلزات در دماهای بسیار بالا ذوب می‌شوند. هنگامی که یک فلز خالص با فلز یا غیرفلز دیگری آلیاژ شود، نقطه ذوب آن کاهش می‌یابد.

فلزات به شدت در برابر حملات شیمیایی و جوی حساس به حساب می‌آیند. از طرف دیگر آلیاژها در برابر خوردگی مقاوم‌اند. هنگامی که یک فلز آلیاژ می‌شود، غیرفعال شده و در نتیجه مقاومت آن در برابر خوردگی افزایش می‌یابد.

از آلیاژ می‌توان برای تغییر رنگ فلز پایه استفاده کرد. با مخلوط کردن یک فلز یا غیرفلز دیگر، آلیاژی که به این ترتیب تشکیل شده است رنگ متفاوتی خواهد داشت.

هنگامی که فلزات خالص پس از ذوب جامد می‌شوند، به انقباض کم تمایل دارند. با این حال، هنگامی که آنها آلیاژ می‌شوند، به انبساط در انجماد تمایل دارند. این برای به دست آوردن ریخته‌گری خوب مفید است.

 

در یک دسته‌بندی کلی، تمام آلیاژها به دو نوع آلیاژهای آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌شوند. در واقع، عنصر پایه مشخص‌کننده نوع آلیاژ است و تفاوت فلزات آهنی و غیرآهنی نیز در همین است.

 

اگر نگاهی، حتی کوتاه و سرسری به اطراف خود بیندازید، ردپای فلزات آهنی را در زندگی خود خواهید دید. آهن خالص خود خواص مکانیکی مطلوبی ندارد، ازاین‌رو، به عنوان فلز پایه با کربن و عناصر آلیاژی ترکیب شده و تشکیل فولاد و چدن می‌دهد.

 

کاربرد فولاد در صنعت آن‌چنان زیاد است که می‌توان گفت تمام جوانب زندگی انسان را دربرگرفته‌است. انواع فولاد کربنی و آلیاژی بزرگترین خانواده فلزاتند که در زندگی انسان کاربرد دارند.

 

در آلیاژهای غیر آهنی، فلز پایه فلزی غیر از آهن است که عناصر دیگر به آن اضافه شده‌اند. امروزه، به منظور بهبود خواص فلزات خالص، آن‌ها را با فلزات دیگر ترکیب می‌کنند و به شکل آلیاژ درمی‌آورند.

 

از معروف‌ترین آلیاژهای غیرآهنی می‌توان به برنج و برنز اشاره کرد که هزاران سال است در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.