ما هي السبيكة البينية؟
السبيكة البينية هي نوع من السبائك يتكون عندما تدخل ذرات عنصر صغير الحجم نسبيًا داخل الفراغات أو المسافات البينية الموجودة بين ذرات الفلز الأساسي الأكبر حجمًا. يحدث هذا دون استبدال ذرات الفلز الأصلي، بل بملء الفراغات الطبيعية في شبكته البلورية.
يُشترط في تكوينها أن يكون نصف قطر ذرات العنصر المضاف أصغر بكثير من نصف قطر ذرات الفلز الأصلي، وأن تكون نسبته قليلة مقارنة بالعنصر الأساسي. هذا الاختلاف الكبير في الحجم يسمح للذرات الصغيرة بالانتشار داخل الشبكة البلورية بسهولة.
ما العناصر التي تكون عادة سبائك بينية؟
العناصر التي تكوّن سبائك بينية محدودة جدًا، وهي العناصر ذات الذرات الصغيرة الحجم مثل الكربون (C) والنيتروجين (N) والهيدروجين (H) والبورون (B). هذه العناصر هي التي تستطيع الدخول في المسافات البينية لذرات الفلزات الانتقالية بفضل صغر نصف قطرها الذري.
كيف تتكون السبيكة البينية؟
في الفلز النقي، تكون ذراته مرتبة في طبقات منتظمة داخل الشبكة البلورية، مما يسمح لهذه الطبقات بالانزلاق فوق بعضها عند تطبيق قوة، فيكتسب الفلز خاصية المرونة والقابلية للطرق والسحب.
عند إضافة ذرات صغيرة الحجم من العناصر المذكورة، تملأ هذه الذرات الفراغات بين ذرات الفلز، فتعيق انزلاق الطبقات. نتيجة لذلك تزداد صلابة السبيكة ومتانتها، وتقل مرونتها، وتتغير بعض خواصها الفيزيائية مثل درجة الانصهار والتوصيل الكهربائي والخواص المغناطيسية.
ما أشهر مثال على السبيكة البينية؟
أشهر مثال هو سبيكة الحديد والكربون المعروفة بالصلب أو الفولاذ. تدخل ذرات الكربون الصغيرة الحجم في المسافات البينية بين ذرات الحديد الأكبر حجمًا. هذه الإضافة تجعل الصلب أصلب وأقوى من الحديد النقي، وأكثر مقاومة للتشوه، وهو ما يجعله مناسبًا للاستخدامات الصناعية والإنشائية.
ما الفرق بين السبيكة البينية والأنواع الأخرى؟
تختلف السبيكة البينية عن السبيكة الاستبدالية التي تعتمد على استبدال ذرات الفلز الأصلي بذرات عنصر آخر متقارب في الحجم. كما تختلف عن السبائك البينفلزية التي تنتج عن اتحاد كيميائي حقيقي بين العناصر مكونة مركبات ذات تركيب محدد. أما السبيكة البينية فهي محلول صلب يعتمد على ملء الفراغات دون حدوث تفاعل كيميائي كامل.
لماذا تُستخدم السبائك البينية؟
تُستخدم السبائك البينية للحصول على خواص ميكانيكية وفيزيائية أفضل من الفلز النقي. فزيادة الصلابة ومقاومة الانزلاق تجعل المادة أكثر قدرة على تحمل الأحمال والضغط، وهو أمر أساسي في صناعة الأدوات والآلات وحديد التسليح والهياكل المعدنية.
Test your knowledge
Answer the questions to check your understanding.