મિશ્રધાતુ

બે કે તેથી વધુ ધાતુ અથવા ધાતુ અને અધાતુના સમાંગ મિશ્રણને મિશ્રધાતુ કહે છે. ધાતુના મિશ્રધાતુઓમાં ઘણીવાર એવા ગુણધર્મો હોય છે જે શુદ્ધ તત્વોથી અલગ હોય છે જેમાંથી તે બનાવવામાં આવે છે. દા. ત. લોખંડમાં નિકલ અને ક્રોમિયમ ઉમેરી પોલાદ (સ્ટીલ) બનાવવામાં આવે છે. તે મજબૂત અને કાટ ન લાગે તેવી હોય છે. વ્યાપારી હેતુઓ માટે વપરાતી મોટાભાગની ધાતુઓ તેમના ગુણધર્મો અથવા વર્તનને સુધારવા માટે મિશ્રધાતુ બનાવવામાં આવે છે, જેમ કે વધુ તાકાત, કઠિનતા અથવા કાટ પ્રતિકાર. ધાતુઓને તેમની એકંદર કિંમત ઘટાડવા માટે પણ મિશ્રધાતુ બનાવી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે સોના અને તાંબાની મિશ્રધાતુ.

મિશ્રધાતુમાં, અણુઓ રાસાયણિક સંયોજનોમાં જોવા મળતા સહસંયોજક બંધનોને બદલે ધાતુબંધન દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.Callister, W.D. "Materials Science and Engineering: An Introduction" 2007, 7th edition, John Wiley and Sons, Inc. New York, Section 4.3 and Chapter 9.વ્યવહારિક ઉપયોગો માટે મિશ્ર ધાતુના ઘટકો સામાન્ય રીતે દળ ટકાવારી દ્વારા અને મૂળભૂત વિજ્ઞાન અભ્યાસો માટે અણુ અપૂર્ણાંક દ્વારા માપવામાં આવે છે. મિશ્ર ધાતુઓને સામાન્ય રીતે અવેજી અથવા ઇન્ટર્સ્ટિશલ મિશ્ર ધાતુ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે મિશ્ર ધાતુ બનાવે છે તે પરમાણુ ગોઠવણી પર આધાર રાખે છે. તેમને વધુ એકરૂપ (એક તબક્કાનો સમાવેશ થાય છે), અથવા વિજાતીય (બે અથવા વધુ તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે) અથવા આંતરધાતુ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. મિશ્ર ધાતુ તત્વોનું ઘન દ્રાવણ (એક તબક્કા, જ્યાં બધા ધાતુના દાણા (સ્ફટિકો) સમાન રચનાના હોય છે) અથવા ધાતુના તબક્કાઓનું મિશ્રણ (બે અથવા વધુ દ્રાવણ, ધાતુની અંદર વિવિધ સ્ફટિકોનું સૂક્ષ્મ માળખું બનાવે છે) હોઈ શકે છે.

મિશ્રધાતુના ઉદાહરણોમાં લાલ સોનું (સોનું અને તાંબુ), સફેદ સોનું (સોનું અને ચાંદી), સ્ટર્લિંગ ચાંદી (ચાંદી અને તાંબુ), સ્ટીલ અથવા સિલિકોન સ્ટીલ (અનુક્રમે બિન-ધાતુ કાર્બન અથવા સિલિકોન સાથેનું લોખંડ), સોલ્ડર, પિત્તળ, પ્યુટર, ડ્યુરાલ્યુમિન, કાંસ્ય અને મિશ્રણનો સમાવેશ થાય છે. મિશ્રધાતુનો ઉપયોગ વિવિધ પ્રકારના કાર્યક્રમોમાં થાય છે, જેમાં સ્ટીલ મિશ્રધાતુનો ઉપયોગ ઇમારતોથી લઈને ઓટોમોબાઈલ અને સર્જિકલ સાધનો સુધી, એરોસ્પેસ ઉદ્યોગમાં વપરાતા વિદેશી ટાઇટેનિયમ એલોય સુધી, સ્પાર્કિંગ ન હોય તેવા સાધનો માટે બેરિલિયમ-કોપર મિશ્રધાતુ સુધીનો સમાવેશ થાય છે.

 લાક્ષણિકતાઓ 
મિશ્રધાતુ એ રાસાયણિક તત્વોનું મિશ્રણ છે, જે એક અશુદ્ધ પદાર્થ (મિશ્રણ) બનાવે છે જે ધાતુના ગુણધર્મો જાળવી રાખે છે. મિશ્રધાતુ બે અથવા વધુ તત્વોને મિશ્રિત કરીને બનાવવામાં આવે છે, જેમાંથી ઓછામાં ઓછું એક ધાતુ હોય છે. આને સામાન્ય રીતે પ્રાથમિક ધાતુ અથવા પાયાની ધાતુ કહેવામાં આવે છે, અને આ ધાતુનું નામ પણ એ મિશ્રધાતુનું નામ હોઈ શકે છે. અન્ય ઘટકો ધાતુઓ હોઈ શકે છે અથવા ન પણ હોઈ શકે, પરંતુ જ્યારે પીગળેલા પાયા સાથે મિશ્રિત થાય છે, ત્યારે તે દ્રાવ્ય હશે અને મિશ્રણમાં ઓગળી જશે.

એલોયના યાંત્રિક ગુણધર્મો ઘણીવાર તેના વ્યક્તિગત ઘટકો કરતા તદ્દન અલગ હશે. જે ધાતુ સામાન્ય રીતે ખૂબ જ નરમ (નબળી) હોય છે, જેમ કે એલ્યુમિનિયમ, તેને તાંબા જેવી બીજી નરમ ધાતુ સાથે મિશ્ર કરીને બદલી શકાય છે. જોકે બંને ધાતુઓ ખૂબ જ નરમ અને નરમ હોય છે, પરિણામી એલ્યુમિનિયમ-તાંબાના મિશ્રણમાં ઘણી વધારે શક્તિ હશે.લોખંડમાં થોડી માત્રામાં બિન-ધાતુ કાર્બન ઉમેરવાથી સ્ટીલ નામના એલોયની મજબૂતાઈમાં વધારો થાય છે. તેની ખૂબ જ ઊંચી મજબૂતાઈ, પરંતુ હજુ પણ નોંધપાત્ર કઠિનતા અને ગરમીની સારવાર દ્વારા મોટા પ્રમાણમાં ફેરફાર કરવાની ક્ષમતાને કારણે, સ્ટીલ આધુનિક ઉપયોગમાં સૌથી ઉપયોગી અને સામાન્ય એલોયમાંનું એક છે. સ્ટીલમાં ક્રોમિયમ ઉમેરીને, કાટ સામે તેનો પ્રતિકાર વધારી શકાય છે, જેનાથી સ્ટેનલેસ સ્ટીલ બને છે,જ્યારે સિલિકોન ઉમેરવાથી તેની વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફાર થશે, જેનાથી સિલિકોન સ્ટીલનું ઉત્પાદન થશે.
તેલ અને પાણીની જેમ, પીગળેલી ધાતુ હંમેશા બીજા તત્વ સાથે ભળી શકતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે, લિથિયમ, મેગ્નેશિયમ અથવા ચાંદી શુદ્ધ લોખંડ સાથે લગભગ સંપૂર્ણપણે અદ્રાવ્ય હોય છે.જ્યારે ઘટકો દ્રાવ્ય હોય ત્યારે પણ, દરેક ઘટકમાં સામાન્ય રીતે સંતૃપ્તિ બિંદુ હોય છે, જેનાથી વધુ ઘટક ઉમેરી શકાતો નથી. ઉદાહરણ તરીકે, આયર્ન મહત્તમ 6.67% કાર્બન સ્થિર રીતે પકડી શકે છે, જે સિમેન્ટાઇટ નામનું સંયોજન બનાવે છે.

જોકે મિશ્રધાતુના તત્વો સામાન્ય રીતે પ્રવાહી સ્થિતિમાં દ્રાવ્ય હોવા જોઈએ, તેઓ હંમેશા ઘન સ્થિતિમાં દ્રાવ્ય ન પણ હોય. જો ધાતુઓ ઘન હોવા છતાં દ્રાવ્ય રહે છે, તો મિશ્રધાતુ ઘન દ્રાવણ બનાવે છે, જે સમાન સ્ફટિકોથી બનેલી એક સમાન રચના બને છે, જેને તબક્કો કહેવાય છે.જો મિશ્રણ ઠંડુ થાય તેમ ઘટકો અદ્રાવ્ય બને, તો તેઓ બે કે તેથી વધુ પ્રકારના સ્ફટિકો બનાવવા માટે અલગ થઈ શકે છે, જે વિવિધ તબક્કાઓનું વિજાતીય સૂક્ષ્મ માળખું બનાવે છે, કેટલાકમાં એક ઘટક બીજા કરતાં વધુ હોય છે. જોકે, અન્ય મિશ્ર ધાતુઓમાં, અદ્રાવ્ય તત્વો સ્ફટિકીકરણ થાય ત્યાં સુધી અલગ થઈ શકતા નથી. જો ખૂબ જ ઝડપથી ઠંડુ કરવામાં આવે, તો તેઓ પહેલા એક સમાન તબક્કા તરીકે સ્ફટિકીકરણ કરે છે, પરંતુ તેઓ ગૌણ ઘટકો સાથે સુપરસેચ્યુરેટેડ થાય છે. સમય પસાર થતાં, આ સુપરસેચ્યુરેટેડ મિશ્ર ધાતુઓના અણુઓ સ્ફટિક જાળીથી અલગ થઈ શકે છે, વધુ સ્થિર બને છે, અને બીજો તબક્કો બનાવે છે જે આંતરિક રીતે સ્ફટિકોને મજબૂત બનાવવા માટે સેવા આપે છે.
સંદર્ભો

શ્રેણી:વિજ્ઞાન