Chắc hẳn ai cũng biết hợp kim là một vật liệu rất quan trọng trong cuộc sống nhưng hợp kim là gì? Cách phân biệt các loại hợp kim thì hãy khám phá chi tiết ngay sau đây nhé:

Hợp kim là gì?

Hợp kim là một chất được tạo ra bởi sự tan chảy từ hai nguyên tố trở lên với nhau, sau khi làm mát chúng sẽ tạo thành một loại chất kết tinh có hình dạng hợp chất liên khối hoặc dung dịch rắn. Bạn không thể tách rời hợp kim bằng các cách thức vật lý thông thường. Chúng là đồng nhất và duy trì các tính chất của các kim loại thành phần, trong đó có thể cả kim loại và phi kim kết hợp với nhau.

Có thể nói hợp là một một loại dung dịch rắn với sự kết hợp của nhiều kim loại hoặc giữa kim loại và phi kim. Hơp kim sẽ có tính chất của kim loại như dẫn nhiệt, dẫn điện, bền, dễ biếng dạng, có ánh kim,…. Cụ thể hơn hợp kim là hỗn hợp của các yếu tố ít nhất một trong những yếu tố đang là kim loại. Hợp kim đa số đều ở thể rắn, thành phần của chúng có chứa hai nguyên tố thì mang tên là hợp kim nhị phân, những hợp kim có chứa ba nguyên tố sẽ được gọi là ternary hợp kim.

Vì sao lại có sự xuất hiện của hợp kim? Bởi vì cải thiện chất lượng các đơn kim loại tốt hơn khi các đơn kim loại liên kết lại với nhau. Khi các kim loại kết hợp cùng nhau thì hợp kim sản phẩm sẽ có phẩm chất của các kim loại thành phần và được gọi là hợp kim capitalizes.

Cách phân biệt các loại hợp kim hiện nay:

Hợp kim được chia làm hai loại:

• Hợp kim đơn giản: được tạo thành giữa hai kim loại với nhau (như latông: Cu và Zn) hoặc giữa kim loại với á kim (như thép, gang: Fe và C) nhưng nguyên tố chính của hợp kim đơn giản vẫn là kim loại. Hợp kim của sắt còn được gọi là hợp kim đen: với thành phần chủ yếu là sắt với các nguyên tố phụ khác. Hợp kim màu là hỗn hợp của các kim loại màu khác ngoài sắt: trong số này có đồng thau  đồng điếu, hợp kim nhôm, vàng tây,…. Hợp kim gốm với tên gọi khác là hợp kim bột: hỗn hợp của hợp chất cacbua vonfram kết hợp với coban (Co), có lúc thêm cả titan cacbua
• Hợp kim phức tạp: Hợp kim có hành phần chứa hai hoặc nhiều nguyên tố chính là kim loại với hai hoặc nhiều nguyên tố phụ khác. Có ưu điểm: cơ tính hợp kim phức tạp phù hợp với vật liệu chế tạo cơ khí, tính công nghệ thích hợp, giá thành thấp hơn nhiều.  Hợp kim phức tạp dễ chế tạo hơn do không phải khử bỏ các tạp chất một cách triệt để như kim loại hoặc các hợp kim đơn giản.

Hợp kim sắt

Hợp kim của sắt có nguyên tố chính trong đó là sắt kết hợp với các nguyên tố hoá học khác. Hợp kim của sắt được tạo ra để khắc chế các nhược điểm của kim loại sắt. Hợp kim sắt được tạo ra các nguyên vật liệu xây dựng, hay những vật dụng có tính chất khác nhau để phục vụ cho cuộc sống hàng ngày của con người.

Gang: Đây là hợp kim của sắt khi kết hợp với Cacbon, trong đó thì cacbon chiếm từ 2 đến 5% tổng khối lượng hợp kim sắt. Gang được chia làm 2 loại, gang trắng và gang xám.
Thép: Có thành phần giống như gang nhưng ngoài ra thành phần còn chứa các silic hay mangan,…trong đó thép chỉ chiếm từ 0,01 đến 2% khối lượng hợp kim. Cững được chia làm 2 loại, thép thường và thép đặc biệt.

Hợp kim đồng

Latông (đồng vàng hay đồng thau): là hợp kim của đồng mà hai nguyên tố chính chủ yếu là đồng và kẽm. Các nguyên tố phụ còn có các nguyên tố khác như Pb, Ni, Sn,… Được chia làm latông đơn giản (chỉ có thành phần Cu và Zn) và latông phức tạp ( trong đó sẽ bao gồm các nguyên tố khác Pb, Al, Sn, Ni… )

Brông (đồng thanh): Là hợp kim của đồng với các nguyên tố khác (không có Zn). Cách phân biệt các loại đồng thanh khác nhau tùy thuộc vào nguyên tố phụ được đưa vào: ví dụ như Cu – Sn được gọi là brông thiếc, Cu – Al được gọi là brông nhôm.

Hợp kim nhôm

Hợp kim nhôm là hợp kim với nguên tố chính là Al với các nguyên liệu khác (như: đồng, thiếc, mangan, silic, magie,…). Hợp kim nhôm xuất hiện nhiều ứng dụng trong cuộc sống, các sản phẩm như chai, lọ, hũ nhôm hay thiết bị để sản xuất ô tô, máy bay, tàu vũ trụ,…đều sử dụng hợp kim nhôm. được chia thành:

Hợp kim nhôm biến dạng

Dựa theo đặc tính mà hợp kim nhôm này có: hợp kim nhôm biến dạng có thể hóa bền bằng cách nhiệt luyện và hợp kim nhôm biến dạng không thể hoá bền bằng phương pháp nhiệt luyện. Hợp kim nhôm loại này có những ứng dụng phổ biến sau: thương phẩm, chai lọ, hũ, nồi nhôm,…

Hợp kim nhôm đúc

Là các hợp kim nhôm với thành phần Silic (từ 5 đến 20%) và có thêm Magie ( từ 0,3 đến 0,5%) để tạo pha hợp chất hoá bền Mg2Si, bởi vậy các hệ Al-Si-Mg phải qua phương pháp hoá bền. Sau đó, cho thêm Đồng (3 – 5%) vào hệ Al – Si – Mg trước đó để cải thiện cơ tính và tính đúc tốt của hợp chất này. Do đó, hợp chất này dùng nhiều trong động cơ đốt, piston,…

Hợp kim nhôm

Hợp kim kẽm

Hợp kim cũng có thể hình thành nếu các tác nhân hợp kim hoặc tác nhân có các nguyên tử nhỏ hơn rất nhiều so với các kim loại chính thì trong trường hợp đó, các nguyên tử tác nhân trượt vào giữa các nguyên tử kim loại chính từ đó tạo ra cái 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.

Hợp kim titan

Việc bổ sung các nguyên tố khác nhau như Al, Mo, V, Co, Ni, Cr, Mn, Cu Fe đã tạo thành các loại hợp kim Titan có tính chất và ứng dụng khác nhau.

Họp kim chứa 6% nhôm, 4% vanadi là loại hợp kim được sử dụng phổ biến nhất trong tất cả các hợp kim titan. Nó chiếm hơn 50% tổng lượng titan sử dụng trên toàn thế giới cộng lại.

Hợp kim chứa 5% nhôm, 2,5% thiếc, hay loại hợp kim mà thành phần có chứa 3.0% nhôm, 2.5% vanadi. Hiện tại trên thế giới đang có khoảng hơn 35 loại hợp kim khác nhau. Tùy theo đặc tính của chúng là được ứng dụng trong những lĩnh vực khác nhau.

Các phương pháp thử kim loại và hợp kim dễ dàng

Thử độ cứng

Mỗi vật liệu khác nhau thì sẽ có độ cứng khác nhau. Vì thế, để đánh giá độ cứng của hợp kim và kim loại, phương pháp đo độ cứng được sử dụng như: phương pháp đo độ cứng Rocvel, phương pháp đo độ cứng Brinen, phương pháp đo độ cứng Vicke.

Thử va đập

Để thử độ dai của hợp kim và kim loại bằng cách cho va đập trên máy thử va đập bằng lực đập của búa với độ cao vừa đủ để phá hủy mẫu kim loại

 Thử kéo:

Để xác định được giá trị độ bền kéo của kim loại và hợp kim trước tiên người ta phải chế tạo mẫu của vật liệu đó, sau đó mẫu sẽ được kẹp trên máy kéo nén vạn năng được truyền động bằng cơ khí hoặc thủy khí. Khi tiến hành kéo mẫu trên máy, máy sẽ vẽ biểu đồ quan hệ giữa lực kéo và biến dạng của mẫu từ đó có được biểu đồ chính xác. Tùy theo tính chất của vật liệu là kim loại hay hợp kim mà có biểu đồ tương ứng.

Hợp kim ngày nay

Hợp kim ngày nay mang ý nghĩa rộng hơn so với lúc nó mới xuất hiện. Trước đây các vật liệu trong công nghiệp chứa một vài nguyên tố được chế tạo chủ yếu phương pháp nấu chảy. Ngày nay, nhiều vật liệu hợp kim thu được bằng cả các phương pháp khác như bằng phương pháp luyện kim bột, bằng phương pháp con đường khuếch tán; các hợp kim cũng có thể thu được khi hóa bụi bằng plasma trong quá trình kết tinh từ pha hơi trong chân không, khi điện phân các kim loại

Cũng giống như kim loại, hợp kim có cấu tạo tinh thể và thường được cấu tạo bằng các tinh thể như: tinh thể hỗn hợp, tinh thể dung dịch rắn và tinh thể hóa học.

Qua bài viết Hợp kim là gì ? Cách phân biệt các loại hợp kim hiện nay  chắc hẳn bạn đã có cái nhìn rõ nét hơn về các loại hợp kim cũng như làm thế nào để phân biệt được chúng.