Hợp kim kim loại: Các loại, tính chất và ví dụ

Hợp kim kim loại là vật liệu được hình thành bởi sự kết hợp của hai hoặc nhiều kim loại, hoặc kim loại và phi kim loại. Vì vậy, các chất này có thể được đại diện bởi sự kết hợp của một kim loại chính (hoặc cơ sở) và tên của kim loại này có thể được dùng để đại diện cho tên của hợp kim.

Hợp kim được tạo ra bởi một quá trình nối các nguyên tố nóng chảy khác nhau, trong đó các nguyên tố khác được nối hoặc hòa tan trong kim loại cơ bản, nối các thành phần để tạo thành một vật liệu mới với các tính chất hỗn hợp của từng nguyên tố riêng biệt.

Loại vật liệu này thường được tạo ra để tận dụng các điểm mạnh của kim loại và đồng thời, để chống lại các điểm yếu của nó thông qua sự kết hợp của nó với một yếu tố khác có thể cung cấp các nhu cầu này.

Điều này xảy ra trong các ví dụ như thép, sử dụng carbon để củng cố cấu trúc tinh thể của sắt; hoặc trong trường hợp bằng đồng, được đăng ký là hợp kim đầu tiên thu được bởi con người và nó đã được sử dụng từ đầu nhân loại.

Các loại

Khi nói về các loại hợp kim kim loại, ngoài các nguyên tố cấu thành chúng, chúng phải được nghiên cứu dưới kính hiển vi điện tử để phân biệt theo cấu trúc tinh thể của chúng.

Vì vậy, có hai loại hợp kim kim loại, theo cấu trúc tinh thể của chúng và cơ chế được thực hiện cho sự hình thành của chúng: hợp kim bằng cách thay thế và xen kẽ.

Hợp kim thay thế

Các hợp kim này là những nguyên tử trong đó các nguyên tử của hợp kim (chất liên kết với kim loại cơ bản) thay thế các nguyên tử của kim loại chính để hình thành hợp kim.

Loại hợp kim này được tạo ra khi các nguyên tử của kim loại cơ bản và các nguyên tử của tác nhân hợp kim có kích thước tương tự nhau. Hợp kim thay thế có đặc điểm là có các yếu tố cấu thành của chúng tương đối gần nhau trong bảng tuần hoàn.

Đồng thau là một ví dụ của hợp kim bằng cách thay thế, được hình thành bởi sự kết hợp của đồng và kẽm. Đổi lại, chúng có các nguyên tử có kích thước và độ gần giống nhau trong bảng tuần hoàn.

Hợp kim kẽ

Khi tác nhân hoặc tác nhân hợp kim có các nguyên tử nhỏ hơn đáng kể so với kim loại chính của hợp kim, chúng có thể đi vào cấu trúc tinh thể của thứ hai và rò rỉ giữa các nguyên tử lớn hơn.

Thép là một ví dụ của hợp kim kẽ, trong đó một số lượng nhỏ hơn các nguyên tử carbon nằm giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể của sắt.

Thuộc tính

Trái ngược với nhiều vật liệu khác, hợp kim kim loại không sở hữu một loạt các tính chất vốn có của loại hỗn hợp này; Chúng thường được hình thành để nắm bắt các đặc tính mong muốn của từng yếu tố và tăng cường tính hữu dụng của nó.

Do đó, các chất này thể hiện một đặc tính duy nhất khi đo các tính chất chung của chúng, nhưng được biết rằng chúng được tạo ra để cải thiện các đặc điểm sau:

Khả năng chống biến dạng hoặc tác động

Độ bền cơ học của kim loại có thể được tăng lên nhờ sự kết hợp của nó với một nguyên tố kim loại hoặc phi kim loại khác, như trong trường hợp thép không gỉ.

Chúng sử dụng crôm, niken và sắt để tạo thành vật liệu có độ bền kéo cực cao cho phổ rộng sử dụng thương mại và công nghiệp.

Theo cách này, hợp kim nhôm (với đồng, kẽm, magiê hoặc các kim loại khác) là một loại hợp kim khác, trong đó các thành phần thứ hai được thêm vào để cải thiện độ bền của nhôm, một kim loại nguyên chất mềm tự nhiên.

Điểm nóng chảy

Điểm nóng chảy của hợp kim khác với điểm nóng chảy của kim loại nguyên chất: những vật liệu này không có giá trị cố định, nhưng tan chảy trong một phạm vi nhiệt độ trong đó chất trở thành hỗn hợp của pha lỏng và pha rắn.

Nhiệt độ tại đó bắt đầu tan chảy được gọi là solidus, và nhiệt độ tại đó nó kết thúc được gọi là chất lỏng.

Chống ăn mòn

Các hợp kim có thể được hình thành cho mục đích cải thiện khả năng chống ăn mòn của kim loại; Trong trường hợp của kẽm, nó có đặc tính chống lại quá trình ăn mòn cao, điều này làm cho nó hữu ích khi trộn nó với các kim loại khác như đồng và thép.

Ngoại hình và màu sắc

Có những hợp kim đã được tạo ra để làm đẹp kim loại và sử dụng trang trí. Alpaca (hoặc bạc mới) là một vật liệu được hình thành bởi kẽm, đồng và niken, có màu sắc và độ sáng tương tự như bạc có thể gây nhầm lẫn cho những người không quen thuộc với vật liệu này. Ngoài ra, nó được sử dụng cho nhiều ứng dụng.

Dẫn nhiệt

Sự dẫn nhiệt có thể bị giảm hoặc tăng cùng với sự kết hợp giữa kim loại và nguyên tố khác.

Trong trường hợp của đồng thau, đây là một chất dẫn nhiệt rất tốt và hữu ích cho việc sản xuất bộ tản nhiệt trong nước và bộ trao đổi nhiệt trong ngành. Ngoài ra, hợp kim đồng có độ dẫn nhiệt thấp hơn kim loại nguyên chất.

Dẫn điện

Sự dẫn điện cũng có thể được ưa chuộng hoặc bị hư hỏng do sự kết hợp của kim loại với chất khác.

Đồng tự nhiên là một trong những vật liệu dẫn điện tốt nhất, nhưng nó sẽ bị tổn hại về mặt này bằng cách liên kết với các chất khác để tạo thành hợp kim.

Ví dụ

Sắt thiên thạch

Đó là hợp kim xuất hiện tự nhiên, thu được từ các thiên thạch đặc trưng bởi thành phần niken và sắt của chúng, đã rơi xuống Trái đất trong quá khứ và cho phép những người đầu tiên sử dụng vật liệu này để rèn vũ khí và công cụ.

Đồng

Nó đại diện cho hợp kim của đồng và thiếc, và đại diện cho hợp kim cơ bản để chế tạo vũ khí, đồ dùng, điêu khắc và đồ trang sức trong thời kỳ đầu của nhân loại.

Đồng thau

Một hợp kim của đồng và kẽm. Vật liệu này được sử dụng cho ma sát thấp là một phần của ổ khóa, tay nắm cửa và van.

Mangan

Yếu tố này không thu được ở dạng tự do trong tự nhiên. Nó thường đại diện cho một tác nhân hợp kim sắt ở nhiều dạng khoáng sản và có thể có công dụng quan trọng trong thép không gỉ.