Hợp kim là gì? Cách chế tạo hợp kim

Một vật liệu tối thiểu mà chúng ta có thể muốn là ẩn nấp ở đâu đó trên hành tinh dưới chân chúng ta. Từ vàng chúng ta đeo làm trang sức đến dầu cung cấp năng lượng cho ô tô, kho vật liệu tuyệt vời của Trái đất có thể cung cấp hầu hết mọi nhu cầu. Các nguyên tố hóa học là các khối xây dựng cơ bản mà từ đó tất cả các vật liệu bên trong Trái đất được tạo ra. Có 90 nguyên tố xuất hiện tự nhiên và phần lớn trong số chúng là kim loại . Nhưng, dù hữu dụng dù là kim loại, đôi khi chúng không hoàn hảo cho những công việc chúng ta cần chúng làm. Lấy sắt chẳng hạn. Nó mạnh mẽ đáng kinh ngạc, nhưng nó có thể khá giòn và nó cũng dễ dàng bị rỉ sét trong không khí ẩm ướt. Hoặc những gì về nhôm. Nó rất nhẹ nhưng, ở dạng nguyên chất, nó quá mềm và yếu để sử dụng nhiều. Đó là lý do tại sao hầu hết các “kim loại” chúng ta sử dụng hoàn toàn không phải là kim loại mà là hợp kim : kim loại kết hợp với các chất khác để làm cho chúng mạnh hơn, cứng hơn, nhẹ hơn hoặc tốt hơn theo một cách khác. Hợp kim ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta, từ miếng trám trong răng và bánh xe hợp kim trên xe ô tô đến các vệ tinh không gian rít trên đầu chúng ta. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn những gì chúng là và tại sao chúng rất hữu ích!

nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%A3p_kim

Một hợp kim titan

Bạn có thể thấy từ hợp kim được mô tả là “hỗn hợp kim loại”, nhưng điều đó hơi sai lệch vì một số hợp kim chỉ chứa một kim loại và nó được trộn với các chất khác là phi kim (ví dụ như gang, là một hợp kim được làm từ chỉ một kim loại, sắt, trộn với một phi kim, carbon). Cách tốt nhất để nghĩ về một hợp kim là một vật liệu được tạo thành từ ít nhất hai nguyên tố hóa học khác nhau, một trong số đó là kim loại. Thành phần kim loại quan trọng nhất của phế liệu hợp kim (thường chiếm 90% hoặc hơn vật liệu) được gọi là kim loại chính , kim loại gốc hoặc kim loại cơ bản . Các thành phần khác của hợp kim (được gọi là tác nhân hợp kim) có thể là kim loại hoặc phi kim và chúng có mặt với số lượng nhỏ hơn nhiều (đôi khi ít hơn 1% tổng số). Mặc dù một hợp kim đôi khi có thể là một hợp chất (các nguyên tố được tạo ra từ liên kết hóa học với nhau), nhưng nó thường là một dung dịch rắn (các nguyên tử của các nguyên tố chỉ đơn giản là trộn lẫn với nhau, như muối trộn với nước ).

Cấu trúc của hợp kim

Nếu bạn nhìn vào một kim loại thông qua kính hiển vi điện tử mạnh mẽ , bạn có thể thấy các nguyên tử bên trong được sắp xếp theo cấu trúc thông thường gọi là mạng tinh thể . Hãy tưởng tượng một hộp các tông nhỏ chứa đầy viên bi và đó là những gì bạn thấy. Trong một hợp kim, ngoài các nguyên tử của kim loại chính, còn có các nguyên tử của các tác nhân hợp kim rải rác trong cấu trúc. (Hãy tưởng tượng thả một vài quả bóng nhựa vào hộp các tông để chúng tự sắp xếp ngẫu nhiên giữa các viên bi.)

Nếu các nguyên tử của tác nhân hợp kim thay thế các nguyên tử của kim loại chính, chúng ta sẽ có được thứ gọi là hợp kim thay thế . Một hợp kim như thế này sẽ chỉ hình thành nếu các nguyên tử của kim loại cơ bản và các nguyên tử của tác nhân hợp kim có kích thước gần giống nhau. Trong hầu hết các hợp kim thay thế, các thành phần cấu thành khá gần nhau trong bảng tuần hoàn. Ví dụ, đồng thau là một hợp kim thay thế dựa trên đồng, trong đó các nguyên tử kẽm thay thế 10 Lời35 phần trăm các nguyên tử thường có trong đồng. Đồng thau hoạt động như một hợp kim vì đồng và kẽm gần nhau trong bảng tuần hoàn và có các nguyên tử có kích thước gần tương tự nhau.

Hợp kim kẽm

Hợp kim cũng có thể hình thành nếu tác nhân hợp kim hoặc tác nhân có các nguyên tử nhỏ hơn rất nhiều so với các kim loại chính. Trong trường hợp đó, các nguyên tử tác nhân trượt vào giữa các nguyên tử kim loại chính (trong các khoảng trống hoặc “kẽ”), tạo ra cái gọi là hợp kim xen kẽ . Thép là một ví dụ về hợp kim xen kẽ, trong đó một số lượng nhỏ các nguyên tử carbon trượt trong các khoảng trống giữa các nguyên tử khổng lồ trong một mạng tinh thể sắt.

Làm thế nào để chế tạo hợp kim?

Mọi người chế tạo và sử dụng hợp kim vì kim loại không có chính xác các tính chất phù hợp cho một công việc cụ thể. Sắt là một vật liệu xây dựng tuyệt vời nhưng thép (một hợp kim được tạo ra bằng cách thêm một lượng nhỏ carbon phi kim loại vào sắt) thì mạnh hơn, cứng hơn và chống gỉ. Nhôm là một kim loại rất nhẹ nhưng nó cũng rất mềm ở dạng nguyên chất. Thêm một lượng nhỏ kim loại magiê, mangan và đồng và bạn tạo ra một hợp kim nhôm tuyệt vời gọi là duralumin, đủ mạnh để chế tạo máy bay . Hợp kim luôn thể hiện sự cải tiến so với kim loại chính ở một hoặc nhiều tính chất vật lý quan trọng của chúng (những thứ như sức mạnh, độ bền, khả năng dẫn điện , khả năng chịu nhiệt, v.v.) Nói chung, hợp kim mạnh hơn và cứng hơn so với kim loại chính của chúng, ít dễ uốn hơn (khó gia công hơn) và ít dẻo hơn (khó kéo vào dây hơn).

xem chi tiết tại: Thu mua phế liệu TPHCM