โลหะผสม (Alloy) คืออะไร? คุณสมบัติ ประเภท และการใช้งาน

โลหะผสม (Alloy) คือ สารผสมของธาตุเคมีซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วจะมีธาตุโลหะอย่างน้อยหนึ่งชนิดเป็นส่วนประกอบ แม้ว่าในบางครั้งคำนี้จะถูกใช้เรียกสารผสมของธาตุทั่วไป แต่ในทางวัสดุศาสตร์จะเน้นไปที่โลหะผสมที่เป็นโลหะเป็นหลัก โลหะผสมมักมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากธาตุบริสุทธิ์ที่นำมาผสมกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโลหะส่วนใหญ่ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์จึงต้องผ่านการทำให้เป็นโลหะผสม เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ เช่น เพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง หรือความทนทานต่อการกัดกร่อน

ลักษณะสำคัญของโลหะผสม

โลหะผสมเกิดจากการนำธาตุสองชนิดหรือมากกว่ามาผสมกัน โดยมีโลหะชนิดหนึ่งเป็น โลหะหลัก (Base Metal) ซึ่งมักจะเป็นชื่อเรียกของโลหะผสมชนิดนั้นๆ ส่วนประกอบอื่นๆ อาจเป็นโลหะหรือไม่ก็ได้ แต่เมื่อผสมกับโลหะหลักในสถานะหลอมเหลว ส่วนประกอบเหล่านี้จะละลายรวมกันเป็นเนื้อเดียว

การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกล

คุณสมบัติทางกลของโลหะผสมมักจะแตกต่างจากธาตุตั้งต้นอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมซึ่งเป็นโลหะที่อ่อนและดัดง่าย เมื่อนำมาผสมกับทองแดงซึ่งมีความอ่อนตัวเช่นกัน ผลลัพธ์ที่ได้คือโลหะผสมอลูมิเนียม-ทองแดงที่มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ในกรณีของเหล็ก การเติมคาร์บอน (ซึ่งเป็นอโลหะ) จำนวนเล็กน้อยลงในเหล็กบริสุทธิ์ จะทำให้ความสามารถในการดัดตัวลดลงแต่ได้ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้น กลายเป็นสิ่งที่เรารู้จักกันในชื่อ เหล็กกล้า (Steel) ซึ่งเป็นหนึ่งในโลหะผสมที่มีประโยชน์และแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน

ประเภทและการจัดเรียงตัวของอะตอม

โลหะผสมสามารถจำแนกได้ตามการจัดเรียงตัวของอะตอม ดังนี้:

• โลหะผสมแบบแทนที่ (Substitutional Alloys): อะตอมของธาตุที่นำมาผสมจะเข้าไปแทนที่ตำแหน่งของอะตอมโลหะหลักในโครงผลึก
• โลหะผสมแบบแทรกตัว (Interstitial Alloys): อะตอมของธาตุที่นำมาผสมมีขนาดเล็กกว่ามากจนสามารถเข้าไปแทรกอยู่ในช่องว่างระหว่างอะตอมของโลหะหลักได้

นอกจากนี้ยังแบ่งตามความสม่ำเสมอของเนื้อวัสดุได้เป็น เนื้อเดียว (Homogeneous) ซึ่งประกอบด้วยเฟสเดียว และ เนื้อผสม (Heterogeneous) ซึ่งประกอบด้วยสองเฟสหรือมากกว่า

ตัวอย่างโลหะผสมที่พบบ่อยและการใช้งาน

สรุป

โลหะผสมเป็นนวัตกรรมทางวัสดุศาสตร์ที่ช่วยให้เราสามารถสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉพาะเจาะจงได้ ไม่ว่าจะเป็นความแข็งแกร่งของเหล็กกล้า ความทนทานต่อสนิมของสแตนเลส หรือความเบาแต่แข็งแรงของโลหะผสมไทเทเนียม ทำให้โลหะผสมเป็นรากฐานสำคัญของการก่อสร้าง ยานยนต์ และเทคโนโลยีอวกาศในปัจจุบัน