Hợp kim là gì? Có bị gỉ không? Tính chất và ứng dụng

Chu Văn An

Hợp kim là hỗn hợp các chất rắn được tạo thành từ nhiều nguyên tố kim loại hoặc với các nguyên tố phi kim loại khác nhau, hiện diện rộng rãi trong đời sống. Hãy theo dõi bài viết dưới đây để cùng LabTrường Lê Hồng Phong tìm hiểu về hợp kim là gì? Hợp kim có bị rỉ sét không? Tính chất đặc trưng và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau.

1. Hợp kim là gì?

Hợp kim là hỗn hợp rắn của các nguyên tố kim loại với kim loại hoặc kim loại với phi kim. Chúng có màu sắc khác nhau tùy theo loại kim loại phối hợp và được chia thành 2 loại chính:

– Hợp kim đơn giản: Được tạo thành từ 2 kim loại hoặc 1 kim loại kết hợp với một kim loại nhưng thành phần chính vẫn là kim loại.

+ Hợp kim sắt hay còn gọi là hợp kim đen được cấu thành từ sắt và các nguyên tố khác, trong đó sắt là thành phần chính.

+ Các hợp kim màu như đồng thau, hợp kim nhôm, vàng tây…

+ Hợp kim gốm: Là sự kết hợp của cacbua vonfram với coban (Co), đôi khi có thể thêm cacbua titan.

– Hợp kim phức hợp: Là sự kết hợp của hai hay nhiều nguyên tố khác.

Hợp kim là gì?

Hàm lượng nguyên tố trong hợp kim thường được biểu thị bằng phần trăm khối lượng.

Hợp kim có đặc tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt nên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống.

2. Đặc tính nổi bật của hợp kim

Tùy thuộc vào các nguyên tố và hợp kim kết hợp mà chúng sẽ có những tính chất riêng nhưng nhìn chung chúng đều có những tính chất đặc trưng sau:

– Tồn tại ở trạng thái rắn, có cấu trúc tinh thể bao gồm tinh thể hỗn hợp, tinh thể hóa học hoặc tinh thể dung dịch rắn, thường có liên kết kim loại hoặc cộng hóa trị.

– Có tính dẫn điện và dẫn nhiệt. Tuy nhiên, so với kim loại nguyên chất, hiệu ứng này giảm đi vì khi các nguyên tố kết hợp với nhau, chúng làm giảm mật độ electron tự do.

– Nhiệt độ nóng chảy không cố định và thường dao động trong một khoảng vì nó phụ thuộc vào tỷ lệ và hàm lượng các nguyên tố tạo nên nó.

– Có thể tăng độ cứng, độ bền kéo, độ bền cắt và khả năng chống ăn mòn. Hợp kim sẽ có độ cứng cao hơn các kim loại đơn lẻ vì cấu trúc mạng tinh thể mạnh hơn. Ví dụ, thép và gang là hợp kim của sắt có độ cứng cứng hơn sắt nguyên chất.

– Hợp kim có ưu điểm hơn kim loại đơn lẻ ở khả năng chống gỉ, chịu ma sát và có độ bóng kim loại.

– Một số hợp kim có tính trơ, không phản ứng với axit, bazơ hoặc các tác nhân khác.

3. Hợp kim được chuẩn bị như thế nào?

Hợp kim trước đây được tạo ra bằng cách nấu chảy và trộn chúng lại với nhau.

Hỗn hợp kim loại nóng chảy

Ngày nay, có nhiều phương pháp khác để điều chế chúng, chẳng hạn như luyện kim bột bằng phương pháp khuếch tán. Các hợp kim khác được hình thành bằng cách tạo bụi plasma trong quá trình kết tinh từ pha chân không trong quá trình điện phân.

4. Một số hợp kim thông dụng và ứng dụng

Trong cuộc sống hằng ngày, hợp kim tồn tại xung quanh chúng ta, từ cửa ra vào, dụng cụ nhà bếp, bàn ghế,… Dưới đây là một số loại hợp kim phổ biến và ứng dụng của chúng trong cuộc sống.

4.1. Hợp kim nhôm

Nó là hợp kim được làm từ kim loại nhôm với một số nguyên tố khác như đồng, thiếc, magie,… Là hợp kim có tính ứng dụng cao chỉ sau thép.

Ứng dụng:

– Do có trọng lượng nhẹ và có thể hấp thụ bức xạ điện từ từ năng lượng mặt trời nên có thể dùng làm nguyên liệu chế tạo vỏ máy bay, vệ tinh nhân tạo,…

– Sản xuất một số phụ tùng, chi tiết của một số phương tiện giao thông như ô tô, tàu thuyền, xe máy, xe đạp…

Hợp kim nhôm được dùng để chế tạo một số phụ tùng ô tô

– Dùng làm tản nhiệt CPU máy tính.

– Là nguyên liệu để sản xuất cổng nhôm đúc, hàng rào, cầu thang,… có vai trò quan trọng trong ngành sản xuất cơ khí và xây dựng.

4.2. Hợp kim sắt

Nó là một hợp kim có thành phần chính là sắt và là hợp kim được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp. Một số hợp chất sắt thông dụng:

– Thép: Là sự kết hợp của thành phần chính là sắt và carbon (hàm lượng từ 0,02 đến 2,14%). Ngoài ra còn được trộn lẫn với các nguyên tố hóa học khác như đồng, niken mangan,…

– Gang: Được cấu tạo từ sắt và cacbon, sắt chiếm trên 95% và hàm lượng dao động trong khoảng 2,14 – 4%. Ngoài ra còn có một số nguyên tố khác như photpho, mangan, lưu huỳnh…

Ứng dụng:

– Nhiều loại máy móc dùng trong công nghiệp và đời sống được làm bằng hợp kim sắt.

– Sản xuất bu lông, đinh tán, cắt mũi khoan,…

– Sản xuất các mặt hàng gia dụng như bàn ghế, cầu thang, cửa sổ, cổng, nồi chảo…

– Trong các công trình xây dựng, sắt thép là vật liệu không thể thiếu để tạo sự vững chãi cho ngôi nhà.

– Dùng để tạo khung cho đường ray xe lửa, cầu,…

Hợp kim sắt tạo khung đường ray xe lửa

4.3. Hợp kim đồng

Có 2 loại phổ biến:

– Latong hay đồng thau hay đồng thau là một hợp kim được làm từ sự kết hợp giữa đồng và kẽm. Một số nguyên tố khác như niken, chì, thiếc… có thể được bổ sung vào quá trình sản xuất latong.

– Đồng thau hay đồng thau là hợp kim được làm từ đồng và các nguyên tố khác, trừ kẽm. Ví dụ: hợp kim giữa Cu-Sn (thiếc gấm), Cu – Al (nhôm brong), v.v.

Ứng dụng:

– Được sử dụng từ xa xưa để làm các vật dụng hàng ngày như nồi đồng, nồi đồng,…

– Là thành phần tạo nên các đường truyền, khớp nối, luồng viễn thông trong môi trường nước.

– Sản xuất chi tiết, phụ tùng ô tô, xe máy.

– Gia công đường ống dẫn gas, tản nhiệt, ống dẫn.

5. Hợp kim có bị rỉ sét không?

Hợp kim có bị rỉ sét không? Đây là câu hỏi được rất nhiều người thắc mắc trong quá trình sử dụng. LabTrường Chu Văn An xin thông báo đến bạn đọc các loại hợp kim hiện nay có khả năng chống rỉ sét và ăn mòn khá tốt. Bởi vì, một trong những mục đích tạo ra hợp kim đó là chống mài mòn. Do đó, nhiều nguyên tố phi kim loại hoặc kim loại được thêm vào cho mục đích này.

Hy vọng những kiến ​​thức mà Labvietchem chia sẻ ở trên sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về hợp kim.