合金

合金は化学元素の混合物であり、ほとんどの場合、少なくとも 1 つは金属元素ですが、元素の混合物にも使用されることがあります。ここでは金属合金についてのみ説明します。ほとんどの合金は金属であり、優れた導電性、延性、不透明性、光沢を示し、強度や硬度の向上など、純粋な元素とは異なる特性を持つ場合があります。場合によっては、合金によって重要な特性を維持しながら材料の全体的なコストを削減できます。他の場合には、混合物は耐腐食性や機械的強度などの相乗特性を付与します。

合金では、原子は、化学化合物に典型的に見られる共有結合ではなく、金属結合によって結合している。 ^[1]合金の成分は、実用的には質量百分率で測定され、基礎科学研究では原子分率で測定されるのが通常である。合金は、合金を形成する原子配列に応じて、通常、置換型合金または格子間型合金に分類される。合金はさらに、均質（単一の相からなる）、不均質（2つ以上の相からなる）、または金属間化合物に分類できる。合金は、金属元素の固溶体（単一の相で、すべての金属粒子（結晶）が同じ組成である）または金属相の混合物（2つ以上の溶液で、金属内に異なる結晶の 微細構造を形成する）である場合がある。

合金の例としては、レッドゴールド（金と銅）、ホワイトゴールド（金と銀）、スターリングシルバー（銀と銅）、スチールまたはシリコンスチール（それぞれ鉄と非金属炭素またはシリコン）、はんだ、真鍮、ピューター、ジュラルミン、青銅、アマルガムなどがあります。

合金は、建物から自動車、外科用ツールまであらゆるものに使用される鋼合金から、航空宇宙産業で使用される特殊なチタン合金、非火花ツール用のベリリウム銅合金まで、幅広い用途に使用されています。

合金は化学元素の混合物であり、金属の特性を保持する不純な物質（混合物）を形成します。合金は、望ましい特性を生み出すために添加元素が適切に制御されているのに対し、錬鉄などの不純な金属は管理があまり行き届いていませんが、有用であると見なされることが多いという点で、不純な金属とは異なります。合金は、少なくとも 1 つは金属である 2 つ以上の元素を混合して作られます。これは通常、主金属またはベース メタルと呼ばれ、この金属の名前が合金の名前になることもあります。その他の成分は金属である場合もそうでない場合もありますが、溶融ベースと混合すると、溶解して混合物に溶け込みます。合金の機械的特性は、個々の成分の特性とはまったく異なることがよくあります。通常は非常に柔らかい（展性がある）金属（アルミニウムなど）は、銅などの別の柔らかい金属と合金にすることで変更できます。両方の金属は非常に柔らかく延性がありますが、結果として得られるアルミニウム合金ははるかに高い強度を持ちます。鉄に少量の非金属炭素を加えると、その優れた延性が鋼と呼ばれる合金のより大きな強度と引き換えに得られます。鋼は、強度が非常に高く、靭性もかなり高く、熱処理によって大きく変化する性質があるため、現代の用途で最も有用で一般的な合金の 1 つです。鋼にクロムを加えると耐腐食性が向上し、ステンレス鋼が作成されます。一方、シリコンを加えると電気特性が変わり、シリコン鋼が生成されます。

油と水のように、溶融金属は必ずしも他の元素と混ざるとは限りません。たとえば、純粋な鉄は銅とほぼ完全に不溶です。成分が溶解する場合でも、通常、それぞれに飽和点があり、それを超えると成分を追加することはできません。たとえば、鉄は最大 6.67% の炭素を保持できます。合金の元素は通常、液体状態では溶解する必要がありますが、固体状態では必ずしも溶解するとは限りません。金属が固体でも溶解性を維持する場合、合金は固溶体を形成し、相と呼ばれる同一の結晶からなる均質な構造になります。混合物が冷却するにつれて成分が不溶性になると、成分が分離して 2 つ以上の異なるタイプの結晶を形成し、異なる相の不均質な微細構造を作り出し、ある成分が他の成分よりも多く含まれる場合があります。ただし、他の合金では、不溶性元素は結晶化が起こるまで分離しない場合があります。非常に急速に冷却すると、最初に均質な相として結晶化しますが、二次成分で過飽和になります。時間が経つにつれて、これらの過飽和合金の原子は結晶格子から分離してより安定し、結晶を内部的に強化する役割を果たす第 2 相を形成します。

銀と金の合金であるエレクトラムなどの一部の合金は自然界に存在します。隕石は鉄とニッケルの自然界の合金でできていることもありますが、地球固有のものではありません。人類が作った最初の合金の 1 つは青銅で、これはスズと銅の金属の混合物です。青銅はどちらの成分よりもはるかに強くて硬いため、古代人にとっては非常に便利な合金でした。鋼も一般的な合金の 1 つです。ただし、古代では、鉄を製造する際に鉄鉱石を火で加熱する (精錬) ときに偶然副産物としてしか生成できませんでした。古代の合金には他に、ピューター、真鍮、銑鉄などがあります。現代では、鋼はさまざまな形で作成できます。炭素鋼は、炭素含有量のみを変えることで、軟鋼のような柔らかい合金や、ばね鋼のような硬い合金を作ることができます。合金鋼は、クロム、モリブデン、バナジウム、ニッケルなどの他の元素を追加することで作ることができ、その結果、高速度鋼や工具鋼などの合金になります。マンガンには、合金に有害な影響を与える可能性のあるリン、硫黄、酸素などの不要な不純物を除去する能力があるため、ほとんどの現代の鋼に通常少量のマンガンが合金化されています。 ただし、さまざまなアルミニウム、チタン、ニッケル、マグネシウム合金など、ほとんどの合金は1900年代まで作成されませんでした。インコロイ、インコネル、ハステロイなどの一部の現代の超合金は、多数の異なる元素で構成されている場合があります。

合金は技術的には不純な金属ですが、合金について言及する場合、不純物という用語は通常、望ましくない元素を意味します。このような不純物はベースメタルと合金元素から導入されますが、処理中に除去されます。たとえば、硫黄は鋼鉄によく含まれる不純物です。硫黄は鉄と容易に結合して硫化鉄を形成しますが、これは非常に脆く、鋼鉄に弱い部分を作ります。^[2] リチウム、ナトリウム、カルシウムはアルミニウム合金によく含まれる不純物で、鋳物の構造的完全性に悪影響を与える可能性があります。逆に、純粋な金属であっても望ましくない不純物を含むものは「不純金属」と呼ばれることが多く、通常は合金とは呼ばれません。空気中に存在する酸素は、ほとんどの金属と容易に結合して金属酸化物を形成します。特に合金化中に遭遇する高温ではそうです。合金化プロセスでは、フラックス、化学添加物、またはその他の抽出冶金法を使用して、余分な不純物を除去するために細心の注意が払われることがよくあります。^[3]

金属の合金化は、1つ以上の他の元素と組み合わせることによって行われます。最も一般的で古い合金化プロセスは、ベース金属をその融点以上に加熱し、次に溶質を溶融液体に溶解することによって実行されます。これは、溶質の融点がベースの融点よりはるかに高い場合でも可能です。たとえば、液体状態のチタンは、ほとんどの金属と元素を溶解できる非常に強力な溶媒です。さらに、チタンは酸素などのガスを容易に吸収し、窒素の存在下では燃焼します。これにより、接触面からの汚染の可能性が高くなるため、真空誘導加熱と特殊な水冷式銅るつぼで溶かす必要があります。^[4]ただし、鉄や炭素などの一部の金属と溶質は融点が非常に高く、古代の人々には溶かすことができませんでした。したがって、合金化（特に侵入型合金化）は、銑鉄を製造するための高炉（液体-ガス）、窒化、浸炭窒化またはその他の表面硬化（固体-ガス）、またはブリスター鋼の製造に使用されるセメンテーションプロセス（固体-ガス）で見られるように、1つまたは複数の成分を気体状態で実行することもできます。また、パターン溶接（固体-固体）、せん断鋼（固体-固体）、るつぼ鋼製造（固体-液体）などの古代の方法に見られるように、1つ、複数、またはすべての成分を固体状態で実行し、固体拡散によって元素を混合することもできます。

金属に別の元素を加えると、原子の大きさの違いによって金属結晶の格子に内部応力が生じ、その応力によって特性が向上することが多い。たとえば、炭素と鉄を組み合わせると鋼が生成され、これは主元素である鉄よりも強度が高い。合金の電気伝導率と熱伝導率は、通常、純金属よりも低い。合金の密度、反応性、ヤング率などの物理的特性は、基本元素と大きく変わらないかもしれないが、引張強度、^[5]、延性、せん断強度などの工学的特性は、構成材料と大幅に異なる場合がある。これは、合金中の原子の大きさによる場合があり、大きい原子は隣接する原子に圧縮力を及ぼし、小さい原子は隣接する原子に引張力を及ぼして、合金が変形に抵抗するのを助けるためである。場合によっては、1 つの元素が少量含まれているだけでも、合金の挙動に顕著な違いが見られることがある。例えば、半導体強磁性合金中の不純物は、ホワイト、ホーガン、ズール、ティアン・アブリー、ナカムラによって最初に予測されたように、異なる特性をもたらします。^{[6] [7]}

純金属とは異なり、ほとんどの合金には単一の融点はなく、材料が固体と液体の混合物 (スラッシュ) である融点範囲があります。融解が始まる温度は固相線と呼ばれ、融解がちょうど完了する温度は液相線と呼ばれます。多くの合金には、共晶混合物または包晶組成と呼ばれる特定の合金比率 (場合によっては複数) があり、合金に独特で低い融点を与え、液体/固体スラッシュ転移を生じません。

合金元素は、硬度、靭性、延性、またはその他の望ましい特性を誘発するためにベースメタルに加えられます。ほとんどの金属と合金は、結晶構造に欠陥を作ることで加工硬化できます。これらの欠陥は、ハンマー、曲げ、押し出しなどによる塑性変形中に作られ、金属が再結晶化しない限り永久に残ります。そうでない場合、一部の合金は熱処理によって特性を変えることもできます。ほぼすべての金属は、合金を再結晶化して欠陥を修復する焼きなましによって軟化できますが、制御された加熱と冷却によって硬化できる金属はそれほど多くありません。アルミニウム、銅、マグネシウム、チタン、ニッケルの多くの合金は、何らかの熱処理方法によってある程度強化できますが、鋼鉄ほどこれに反応する合金はほとんどありません。^[8]

鋼として知られる鉄炭素合金の卑金属鉄は、ある特定の温度（炭素含有量に応じて通常 820 °C (1,500 °F) ～ 870 °C (1,600 °F)）で結晶マトリックスの原子配列（同素体）が変化します。これにより、より小さな炭素原子が鉄結晶の隙間に入り込むことができます。この拡散が起こると、炭素原子は鉄に溶解していると言われ、オーステナイトと呼ばれる特定の単一の均質な結晶相を形成します。鋼がゆっくり冷却されると、炭素は鉄から拡散し、徐々に低温同素体に戻ります。ゆっくり冷却すると、炭素原子は鉄に溶けにくくなり、溶液から沈殿することを余儀なくされ、純粋な鉄結晶の間の空間でより濃縮された形の炭化鉄（Fe ₃ C）の核形成が起こります。すると鋼は不均質になり、セメンタイト（または炭化物）と呼ばれる鉄炭素相と純粋な鉄フェライトの2つの相から形成されます。このような熱処理によって、かなり柔らかい鋼が生成されます。ただし、鋼を急速に冷却すると、炭素原子は拡散して炭化物として沈殿する時間がなく、鉄の結晶内に閉じ込められます。急速に冷却すると、拡散のない（マルテンサイト）変態が起こり、炭素原子が溶解物に閉じ込められます。これにより、結晶構造が低温状態に変化しようとするため、鉄の結晶が変形し、非常に硬いものの延性が大幅に低下します（より脆くなります）。

鋼の強度は拡散と析出が防止される（マルテンサイトの形成）ことで高まるが、熱処理可能な合金のほとんどは析出硬化合金であり、合金元素の拡散によって強度が得られる。加熱して溶解し、その後急速に冷却すると、これらの合金は拡散のない変態中に通常よりもはるかに柔らかくなるが、時が経つにつれて硬化する。これらの合金の溶質は時間の経過とともに析出し、母材との区別が難しい金属間相を形成する。固溶体がさまざまな結晶相（炭化物とフェライト）に分離する鋼とは異なり、析出硬化合金は同じ結晶内にさまざまな相を形成する。これらの金属間合金は結晶構造が均質に見えるが、不均質に振る舞う傾向があり、硬くなり、やや脆くなる。^[8]

1906 年、アルフレッド・ウィルムが析出硬化合金を発見しました。アルミニウム、チタン、銅などの特定の合金などの析出硬化合金は、熱処理可能な合金で、急冷すると柔らかくなり、その後時間の経過とともに硬化します。ウィルムは、機関銃の薬莢に使用するアルミニウム合金を硬化させる方法を探していました。アルミニウム銅合金はある程度熱処理可能であることを知っていたウィルムは、アルミニウム、銅、マグネシウムを加えた三元合金の急冷を試みましたが、最初は結果に失望しました。しかし、翌日ウィルムが再テストしたところ、合金は室温で放置すると硬度が増し、予想をはるかに上回ることがわかりました。この現象の説明は1919年まで与えられなかったが、ジュラルミンは最初に使用された「時効硬化」合金の1つであり、最初のツェッペリン飛行船の主な建造材料となり、すぐに他の多くの合金がそれに続いた。^{[9]これらの合金は、高強度と軽量さを兼ね備えていることが多いため、現代の}航空機の製造を含む多くの産業で広く使用されるようになった。^[10]

溶融金属を他の物質と混合すると、原子交換と格子間原子機構と呼ばれる 2 つのメカニズムによって合金が形成されます。混合物中の各元素の相対的な大きさが、どちらのメカニズムが発生するかを決定する上で主要な役割を果たします。原子のサイズが比較的似ている場合、通常は原子交換法が起こり、金属結晶を構成する原子の一部が他の成分の原子に置き換えられます。これは置換型合金と呼ばれます。置換型合金の例には青銅や真鍮があり、銅原子の一部がそれぞれスズ原子または亜鉛原子に置き換えられています。

格子間原子メカニズムの場合、通常、一方の原子は他方の原子よりもはるかに小さく、卑金属の結晶内の他方の原子をうまく置き換えることができません。代わりに、より小さな原子は結晶マトリックスの原子間の格子間サイトに閉じ込められます。これは格子間原子合金と呼ばれます。非常に小さな炭素原子が鉄マトリックスの格子間に入り込むため、鋼鉄は格子間原子合金の一例です。

ステンレス鋼は、炭素原子が隙間に収まるが、鉄原子の一部がニッケル原子とクロム原子に置換されているため、格子間型合金と置換型合金の組み合わせの例である。^[8]

人類による合金の使用は、自然に発生するニッケルと鉄の合金である隕鉄の使用から始まりました。隕鉄は鉄隕石の主成分です。鉄をニッケルから分離する冶金プロセスは使用されていなかったため、合金はそのまま使用されました。^[11]隕鉄は赤熱で鍛造して、道具、武器、釘などの物体を作ることができました。多くの文化では、冷間ハンマーでナイフや矢じりに成形されました。それらは金床としてよく使用されました。隕鉄は非常に希少で貴重であり、古代の人々にとって加工が困難でした。^[12]

鉄は、グリーンランドにある天然鉄の鉱床を除いて、地球上では通常鉄鉱石の形で見つかります。この鉱床はイヌイットによって使用されていました。^{[13]しかし、天然銅は、銀、金、}プラチナとともに世界中で発見され、新石器時代から道具、宝石、その他の物品の製造にも使用されていました。銅はこれらの金属の中で最も硬く、最も広く分布していました。銅は古代人にとって最も重要な金属の1つになりました。約1万年前、アナトリア（トルコ）の高地で、人類は鉱石から銅や錫などの金属を製錬することを習得しました。紀元前2500年頃、人々は2つの金属を合金にして、材料よりもはるかに硬い青銅を作り始めました。しかし、錫はまれで、主にイギリスで見つかりました。中東では、人々は銅と亜鉛を合金にして真鍮を作り始めました。^[14]古代文明は、混合物と、温度や加工硬化の様々な条件下での硬度、靭性、融点など、混合物が生み出す様々な特性を考慮に入れ、現代の合金状態図に含まれる多くの情報を開発しました。^[15]たとえば、中国の秦王朝（紀元前200年頃）の矢じりは、硬い青銅の矢じりと柔らかい青銅の柄で作られることが多く、使用中に鈍くなったり壊れたりしないように合金を組み合わせていました。^[16]

水銀は、何千年もの間、辰砂から精錬されてきました。水銀は、金、銀、スズなどの多くの金属を溶かしてアマルガム（常温で柔らかいペーストまたは液体の合金）を形成します。アマルガムは、紀元前200年以来、中国で鎧や鏡などの貴金属の金メッキに使用されてきました。古代ローマ人は、鎧の金メッキに水銀スズアマルガムをよく使用していました。アマルガムはペースト状に塗布され、水銀が蒸発するまで加熱され、金、銀、スズが残りました。^[17]水銀は、鉱石から金や銀などの貴金属を抽出するために、採掘でよく使用されました。^[18]

多くの古代文明では、純粋に美的目的で金属を合金にしていました。古代エジプトやミケーネでは、金は銅と合金にして赤金を作ったり、鉄と合金にして明るいワインレッドゴールドを作ったりしていました。金は銀や他の金属と合金にして、さまざまな色の金を作ることもよくありました。これらの金属は、より実用的な目的で、互いを強化するためにも使用されました。銅は銀によく加えられてスターリングシルバーになり、食器や銀食器、その他の実用的な品物に使用するために強度が増しました。貴金属は、買い手を欺く手段として、あまり価値のない物質と合金にされることも多々ありました。^[19]紀元前250年頃、アルキメデスはシラクサ王から、王冠の金の純度を確認する方法を見つけるよう依頼され、アルキメデスの原理の発見に際し、有名な浴場での「ユーレカ!」という叫びにつながりました。^[20]

ピューターという用語は、主にスズからなるさまざまな合金を指します。純粋な金属であるスズは、ほとんどの実用的な目的に使用するには柔らかすぎます。しかし、青銅器時代には、ヨーロッパや地中海沿岸の多くの地域でスズは希少金属であったため、金よりも高く評価されることがよくありました。スズからジュエリー、カトラリー、またはその他の物品を作るために、労働者は通常、強度と硬度を高めるために他の金属と合金にしました。これらの金属は通常、鉛、アンチモン、ビスマス、銅です。これらの溶質は、さまざまな量で個別に追加される場合もあれば、一緒に追加されることもあり、皿、外科用器具、燭台、漏斗などの実用的なものから、イヤリングやヘアクリップなどの装飾品まで、多種多様な物品が作られました。

ピューターの最も古い例は、紀元前1450年頃の古代エジプトのものです。ピューターは、フランスからノルウェー、イギリス（古代の錫のほとんどが採掘された場所）まで、ヨーロッパ全土から近東まで広く使用されていました。^[21]この合金は中国や極東でも使用され、西暦800年頃に日本に到着し、儀式用の容器、茶筒、神社で使用される聖杯などの製造に使用されました。 [ ^22]

鉄の最初の製錬は、紀元前1800年頃、アナトリアで始まりました。ブルームリー法と呼ばれるこの方法では、非常に柔らかいが延性の ある錬鉄が作られました。紀元前800年までに、製鉄技術はヨーロッパに広がり、紀元後700年頃に日本に到達しました。鉄と炭素の非常に硬いが脆い合金である銑鉄は、紀元前1200年には中国で生産されていましたが、中世までヨーロッパには届きませんでした。銑鉄は鉄よりも融点が低く、鋳鉄の製造に使用されました。しかし、これらの金属は、紀元前300年頃にるつぼ鋼が導入されるまで、実用的になることはほとんどありませんでした。これらの鋼は品質が悪く、西暦1世紀頃にパターン溶接が導入され、合金を積層することで極端な特性のバランスを取り、より強靭な金属を作ろうとしました。西暦700年頃、日本人は粘土フラックスを使ってスラグや不純物を取り除き、鋼鉄と鋳鉄を交互に重ねて刀の強度を高め始めました。この日本の刀鍛冶の手法により、古代世界で最も純粋な鋼合金の一つが生まれました。^[15]

紀元前 1200 年頃から鉄の使用が広まり始めましたが、これは主に錫の交易ルートが途絶えたことが原因ですが、鉄は青銅よりもはるかに柔らかい金属でした。しかし、微量の鋼 (鉄と約 1% の炭素の合金) は常に、塊鉄炉の工程で副産物として生成されました。熱処理によって鋼の硬度を変える能力は紀元前 1100 年から知られており、この希少な材料は道具や武器の製造に重宝されていました。古代人は鉄を完全に溶かすのに十分な温度を作り出すことができなかったため、中世にブリスター鋼が導入されるまで、まともな量の鋼の生産は行われませんでした。この方法では、錬鉄を木炭で長時間加熱することで炭素を導入しますが、この方法では炭素の吸収が非常に遅いため、浸透があまり深くなく、合金は均質ではありませんでした。1740 年、ベンジャミン ハンツマンは炭素含有量を均一にするためにブリスター鋼をるつぼで溶かし始め、工具鋼の大量生産のための最初のプロセスを生み出しました。ハンツマン法は1900年代初頭まで工具鋼の製造に使用されていました。^[23]

中世ヨーロッパに高炉が導入されたことで、錬鉄よりもはるかに大量の銑鉄を生産できるようになりました。銑鉄は溶かすことができるため、人々は鋼鉄を作るために溶融銑鉄の炭素を減らすプロセスを開発し始めました。パドリングは1世紀から中国で使用されており、1700年代にヨーロッパに導入されました。これは、溶融銑鉄を空気にさらしながらかき混ぜ、酸化によって炭素を除去するというものです。1858年、ヘンリー・ベッセマーは、溶融銑鉄に熱風を吹き込んで炭素含有量を減らす製鋼法を発明しました。ベッセマー法は、最初の大規模な鋼鉄製造につながりました。^[23]

鋼は鉄と炭素の合金ですが、合金鋼という用語は通常、バナジウム、モリブデン、コバルトなどの他の元素を、ベース鋼の特性を変えるのに十分な量含む鋼のみを指します。古代、鋼が主に道具や武器に使用されていたときから、金属の製造方法や加工方法は厳重に守られた秘密であることが多かった。啓蒙時代を過ぎても、鉄鋼業界は非常に競争が激しく、製造業者は方法を漏らす​​ことを恐れて、材料を科学的に分析する試みに抵抗し、工程の機密を保つために多大な努力を払った。たとえば、イギリスの鉄鋼生産の中心地であるシェフィールドの人々は、産業スパイを阻止するために訪問者や観光客の町への立ち入りを日常的に禁止していたことで知られている。そのため、1860年まで鋼に関する冶金学の情報はほとんど存在しなかった。この理解不足のため、1930年から1970年までの数十年まで、鋼は一般的に合金とはみなされていなかった（主にウィリアム・チャンドラー・ロバーツ・オースティン、アドルフ・マルテンス、エドガー・ベインなどの科学者の研究による）。そのため、「合金鋼」は三元系および四元系の鋼合金の一般的な用語となった。^{[24] [25]}

ベンジャミン・ハンツマンは1740年にるつぼ鋼を開発した後、マンガンなどの元素の添加（シュピーゲライゼンと呼ばれる高マンガン銑鉄の形で）の実験を始めました。これはリンや酸素などの不純物の除去に役立ちました。このプロセスはベッセマーによって採用され、現代の鋼にも使用されています（ただし、炭素鋼と見なされるほど低い濃度です）。^[26]その後、多くの人がさまざまな鋼の合金の実験を始めましたが、あまり成功しませんでした。しかし、1882年に、鉄鋼冶金の先駆者であるロバート・ハドフィールドが興味を持ち、約12％のマンガンを含む鋼合金を製造しました。マンガロイと呼ばれるこの合金は、極めて硬く強靭で、商業的に実現可能な最初の合金鋼となりました。^[27]その後、彼はシリコン鋼を作成し、他の鋼の合金の可能性の探求を開始しました。^[28]

ロバート・フォレスター・マシェットは、鋼にタングステンを加えると、高温でも硬度が失われない非常に硬い刃先を作れることを発見した。「R. マシェットの特殊鋼」（RMS）は、最初の高速度鋼となった。^[29]マシェットの鋼は、すぐにテイラーとホワイトが1900年に開発したタングステンカーバイド鋼に取って代わられた。彼らはタングステンの含有量を2倍にし、少量のクロムとバナジウムを加えて、旋盤や加工ツールに使用するための優れた鋼を製造した。1903年、ライト兄弟はクロムニッケル鋼を使用して飛行機エンジンのクランクシャフトを製造し、1908年にはヘンリー・フォードが、強度と高温耐性が高いことから、モデルTフォードのクランクシャフトやバルブなどの部品にバナジウム鋼を使い始めた。 ^[30] 1912年、ドイツのクルップ製鉄所は21％のクロムと7％のニッケルを添加した錆びにくい鋼を開発し、最初のステンレス鋼を生産しました。^[31]

反応性が高いため、ほとんどの金属は 19 世紀まで発見されませんでした。1807年にハンフリー デービーが電気アークを使ってボーキサイトからアルミニウムを抽出する方法を提案しました。彼の試みは失敗に終わりましたが、1855 年までに純粋なアルミニウムが初めて市場に出回りました。しかし、抽出冶金学はまだ初期段階であったため、ほとんどのアルミニウム抽出プロセスでは、鉱石に含まれる他の元素 (最も多く含まれていたのは銅) が混入した意図しない合金が生成されました。これらのアルミニウム銅合金 (当時は「アルミニウム青銅」と呼ばれていました) は純粋なアルミニウムより先に存在し、柔らかい純粋な金属よりも強度と硬度が高く、ある程度は熱処理可能であることがわかりました。^[32]しかし、これらの合金は柔らかく、硬化性が限られていたため、実用化されることはほとんどなく、ライト兄弟が1903年にアルミニウム合金を使って最初の飛行機エンジンを製造するまで、むしろ目新しいものでした。 ^{[30] 1865年から1910年の間に、クロム、バナジウム、タングステン、}イリジウム、コバルト、モリブデンなど、他の多くの金属を抽出する方法が発見され、さまざまな合金が開発されました。^[33]

1910年以前は、研究は主に個人が自分の研究室でいじくり回すものでした。しかし、航空機と自動車産業が成長し始めると、合金の研究は1910年以降に産業的な取り組みとなり、車のピストンとホイール用の新しいマグネシウム合金、レバーとノブ用のポットメタルが開発され、機体と航空機の外皮用に開発されたアルミニウム合金が使用されるようになりました。^[30]オハイオ州トレドのドーラーダイカスト社は、高張力耐腐食青銅合金であるブラスティルの製造で知られていました。^{[34] [35]}

• 合金の広がり
• カルファド
• 理想的な混合
• 合金一覧

• ブッフヴァルト、ヴァン・ファブリティウス (2005)。古代の鉄と鋼。デット・コンゲリーゲ・ダンスケ・ヴィデンスカベルネス・セルスカブ。ISBN 978-87-7304-308-0。

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ウィキメディア・コモンズには、合金に関連するメディアがあります。

• ロバーツ・オースティン、ウィリアム・チャンドラー、ネヴィル、フランシス・ヘンリー（1911年）。「合金」 。ブリタニカ百科事典（第11版）。
• 「合金」 。アメリカ百科事典。 1879年。