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Les métaux constituent la plupart des éléments du tableau périodique. A l'état pur, chaque métal a sa propre masse, son point de fusion et ses propriétés physiques. La combinaison de deux ou plusieurs de ces métaux dans un mélange avec un nouvel ensemble de propriétés forme un alliage, une composition de métaux qui peut avoir des caractéristiques remarquablement différentes.
Composition chimique
Par définition, les métaux purs sont constitués d'un seul élément. Les échantillons de ces métaux ne contiennent que des atomes d'une seule substance métallique. Les alliages contiennent au moins deux éléments ou alliages fusionnés et combinés, de sorte que leurs formules chimiques se composent de plus d'un élément. Par exemple, le fer métallique pur se compose uniquement d'atomes de fer. L'acier, un alliage de carbone et de fer, contient principalement des atomes de fer avec des atomes de carbone isolés qui donnent de la force. L'ajout de chrome et de molybdène à l'acier produit un autre alliage: l'acier inoxydable.
Malléabilité et ductilité
L'une des raisons pour lesquelles les fabricants combinent des métaux purs pour former des alliages est de modifier les propriétés physiques des métaux. Les métaux purs peuvent être trop fragiles pour résister à une utilisation quotidienne, mais leur combinaison peut les rendre plus résistants. Comme un métal pur, l'or se plie et s'étire si facilement qu'il se déforme rapidement s'il est fait comme une bague et porté au doigt. Les fabricants de bijoux combinent l'or avec de l'argent, du cuivre ou du zinc pour améliorer la durabilité et la rigidité du métal. L'or contribue à sa couleur et sa résistance à la corrosion, tandis que d'autres métaux offrent sa résistance. Le résultat est une bague en or 14 carats qui peut supporter un usage quotidien.
Réactivité
À l'état naturel, certains métaux purs réagissent fortement avec leur environnement, s'oxydent et coulent, jusqu'à ce qu'ils soient stables. La combinaison de ces métaux avec d'autres métaux moins réactifs modifie leur réactivité, prolongeant la durée de vie utile du métal. L'acier inoxydable porte ce nom car il ne rouille pas facilement et ne s'use pas comme le ferait un outil en fer. Le mélange des métaux est un moyen de les rendre moins réactifs et mieux adaptés aux besoins du fabricant.
Pâtes
Les métaux légers, tels que l'aluminium et le titane, réduisent la masse des métaux purs avec lesquels ils se combinent. Ces alliages plus légers jouent un rôle essentiel dans l'industrie aérospatiale, car ils permettent aux fabricants de concevoir et de construire des machines plus légères. Un avion de chasse plus léger peut transporter plus de carburant, d'équipement et d'artillerie qu'un avion plus lourd. Les jantes en alliage d'aluminium réduisent le poids total d'un véhicule, ce qui contribue à améliorer le rendement énergétique et à augmenter la vitesse sur les pistes de course.
Tolérance thermique et point de fusion
La combinaison de métaux modifie sa tolérance thermique. Comme ils sont constitués de deux métaux purs ou plus, les alliages n'ont pas de point de fusion fixe. Au lieu de cela, ils fusionnent à diverses températures. La structure moléculaire des alliages peut augmenter le point de fusion général du métal au-dessus de celui de l'un quelconque de ses métaux constitutifs. L'augmentation du point de fusion d'un métal a des implications importantes pour les utilisations industrielles et commerciales. Le SR-71 Blackbird, l'un des avions de reconnaissance les plus avancés technologiquement de son temps, dépendait de sa structure légère d'alliages de titane pour résister au stress thermique des vols supersoniques.