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

Hợp kim là hỗn hợp chất rắn được tạo thành từ nhiều nguyên tố kim loại hoặc với nguyên tố phi kim khác nhau, có mặt rộng rãi trong đời sống. Theo dõi bài viết dưới đây để cùng LabVIETCHEM tìm hiểu về hợp kim là gì? Hợp kim có bị gỉ không? Các tính chất đặc trưng và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực.

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 đó là:

- Hợp kim đơn giản: Là sự tạo thành từ 2 kim loại hoặc 1 kim loại kết hợp á kim nhưng thành phần chính vẫn là kim loại. 

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

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

+ Hợp kim gốm: Là sự phối hợp giữa carbide wolfram với coban (Co), đôi khi có thể thêm titan carbide.

- Hợp kim phức tạp: Là sự tạo thành của 2 hay nhiều nguyên tố khác.

Hợp kim là gì?

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

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

2. Các đặc tính nổi bật của hợp kim

Tuỳ vào từng các nguyên tố kết hợp và hợp kim sẽ có những tính chất riêng biệt, nhưng tựu chung, chúng đều có những tính chất đặc trưng sau:

- Tồn tại ở thể rắn, có cấu tạo tinh thể gồm tinh thể hỗn hợp, tinh thể hoá học hoặc tinh thể dung dịch rắn thường là liên kết kim loại hoặc liên kết cộng hoá trị.

- Có tính dẫn điện và dẫn nhiệt. Tuy nhiên so với các kim loại nguyên chất thì tác dụng này giảm hơn bởi vì khi các nguyên tố kết hợp với nhau sẽ làm giảm mật độ electron tự do.

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

- Có thể làm tăng độ cứng, độ bền kéo, độ bền cắt và khả năng chống ăn mòn. Hợp kim sẽ có độ cứng lớn hơn kim loại đơn vì có cấu tạo mạng tinh thể chắc chắn hơn. Chẳng hạn như thép, gang là hợp kim của sắt có độ cứng cứng hơn so với sắt nguyên chất.

- Hợp kim có ưu điểm hơn so với kim loại đơn chất ở khả năng chống gỉ, chịu lực ma sát và có ánh kim.

- Một vài hợp kim có tính trơ, không có phản ứng với axit hoặc bazơ hay các tác nhân khác.

3. Hợp kim được điều chế bằng cách nào?

Hợp kim trước đây được chế tạo bằng con đường chính là nấu chảy vào trộn lẫn chúng với nhau. 

Nấu chảy hỗn hợp kim loại

Ngày nay, có nhiều phương pháp khác để điều chế chúng hơn, như là phương pháp luyện kim bột bằng con đường khuếch tán. Có hợp kim khác lại được tạo thành khi hoá bụi bằng plasma trong quá trình kết tinh từ pha chân không trong quá trình điện phân.

4. Một số hợp kim phổ biến và ứng dụng của chúng

Trong đời sống hằng ngày, hợp kim tồn tại xung quanh chúng ta, từ những chiếc cửa, vật dụng làm bếp, bàn ghế,... Dưới đây là một số loại hợp kim phổ biến và ứng dụng của nó trong đời sống.

4.1. Hợp kim nhôm

Là hợp kim được tạo thành kim loại nhôm với 1 số nguyên tố khác như đồng, thiếc, magie,... Nó là hợp kim có tính ứng dụng cao chỉ sau thép.

Ứng dụng:

- Vì có trọng lượng nhẹ và hấp thụ được bức xạ điện từ từ năng lượng mặt trời nên làm nguyên liệu để chế tạo vỏ máy bay, vệ tinh nhân tạo,...

- Chế tạo 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 chế tạo một số phụ tùng ô tô

- Sử dụng làm đế tản nhiệt CPU của máy tính.

- Là nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm cửa cổng nhôm đúc, hàng rào, cầu thang,..  đóng vai trò quan trọng trong ngành chế tạo cơ khí và xây dựng.

4.2. Hợp kim sắt

Là hợp kim với thành phần chính là nguyên tố sắt và đây là hợp kim được sử dụng phổ biến nhất trong ngành công nghiệp. Một số hợp chất sắt phổ biến:

- Thép: Là sự kết hợp với thành phần chính là sắt và cacbon (có hàm lượng từ 0,02 đến 2,14%). Ngoài ra, nó được pha trộn thêm các nguyên tố hóa học khác như đồng, mangan niken…. 

- Gang: Được tạo thành từ sắt và cacbon trong đó, sắt chiếm phần với với tỷ trọng lớn hơn 95% còn hàm lượng chiếm từ khoảng 2,14 đến 4%. Bên cạnh đó, còn có thêm một số nguyên tố khác như photpho, mangan, lưu huỳnh…

Ứng dụng:

- Rất nhiều máy móc sử dụng trong công nghiệp và đời sống được cấu tạo từ hợp kim sắt.

- Chế tạo ra bulong, con tán, mũi khoan cắt,...

- Chế tạo ra các đồ dùng trong gia đình như bàn ghế, cầu thang, cửa sổ, cổng, xoong nồi…

- Trong các công trình xây dựng, thì sắt thép là nguyên liệu không thể thiếu để tạo độ vững chắc cho căn nhà.

- Được sử dụng để tạo khung đường ray tàu hoả, cầu đường,...

Hợp kim sắt tạo khung đường ray tàu hỏa

4.3. Hợp kim đồng

Có 2 dạng phổ biến sau:

- Latong hay đồng vàng hoặc đồng thau là hợp kim được tạo thành từ sự phối 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.

- Brông hay đồng thanh là hợp kim được tạo thành từ đồng và các nguyên tố khác, ngoại trừ kẽm. Ví dụ như hợp kim giữa Cu-Sn (brong thiếc), Cu - Al (brong nhôm),..

Ứng dụng: 

- Được sử dụng từ xa xưa để chế tạo ra các vật dụng hàng ngày như chậu làm bằng đồng thau, nồi đồng thau,...

- Là thành phần để tạo dây truyền tải viễn thông, các khớp nối, ren trong môi trường nước.

- Sản xuất các chi tiết, phụ tùng trong ô tô, xe máy.

- Chế tạo các đường ống dẫn khí đốt, bộ tản nhiệt, ống dẫn.

5. Hợp kim có bị gỉ không?

Hợp kim có bị gỉ không? Đây là câu hỏi mà rất nhiều người thắc mắc trong quá trình sử dụng. LabVIETCHEM sẽ giải đáp tới bạn đọc rằng các hợp kim hiện nay có khả năng chống rỉ sét và ăn mòn khá tốt. Bởi vì, một trong những mục đích để tạo ra hợp kim đó chính là chống lại sự hao mòn. Do đó mà có rất nhiều nguyên tố phi kim hoặc kim loại được thêm vào để phục vụ cho mục đích này.

Mong rằng với những kiến thức mà LabVIETCHEM chia sẻ ở trên sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về hợp kim.