Hợp kim là là dung dịch rắn với sự kết hợp của nhiều nguyên tố kim loại khác nhau và nguyên tố phi kim. Hợp kim sở hữu ưu điểm khả năng dẫn nhiệt tốt, dẫn điện, có ánh kim. Chất liệu này được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp nhiệt điện và một số lĩnh vực khác của đời sống thường ngày. Các bạn có thể tìm hiểu thêm thông tin hợp kim là gì trong bài viết dưới đây nhé!

Hợp kim là gì?

Hợp kim là loại dung dịch chất rắn có sự kết hợp của nhiều nguyên tố kim loại và nguyên tố phi kim. Trong đó tính chất của hợp kim cũng phụ thuộc phần lớn vào các thành phần và các đơn chất tham gia trong cấu tạo mạng tinh thể của hợp kim. Bên cạnh đó biểu thị của thành phần nguyên tố trong hợp kim sẽ được hiển thị % trong tổng khối lượng.

Đặc tính của hợp kim cũng giống với một số kim loại khác tuy nhiên có phần vượt trội hơn so với các kim loại nguyên chất khác tạo thành. Bên cạnh đó hợp kim cũng sở hữu đặc tính đồng nhất và duy trì tính ổn định giữa các kim loại tạo thành. Mặc dù bên trong đó có các nguyên tố phi kim loại khác.

Ngoài ra hợp kim cũng được đánh giá cao nhờ tính kết nối giữa các thành phần trong kim loại. Khi được kết hợp hai hay nhiều yếu tố khác nhau , thành phẩm được tạo ra là những  hợp kim capitalizes hội tụ đầy đủ các phẩm chất của những nguyên tố kết hợp.

Ví dụ về một số loại hợp kim phổ biến hiện nay như:

+ Hợp kim siêu cứng: FE, W, Cr, CO

+ Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: thiếc hàn, PI, BI,PB, CN

+ Hợp kim không bị ăn mòn: Thép inox (NI), thép hợp kim crom, FE, CR

+ Hợp kim nhẹ, cứng và bền: Al -Si, CN-Cu, Mg…

* Hợp kim tiếng anh là gì? hợp kim tiếng anh là Alloy

Cấu trúc hợp kim

Tìm hiểu về hợp kim là gì, ngoài đặc điểm các bạn có thể tìm hiểu thêm về cấu trúc của chất liệu có thành phần tổng hợp này. Trong đó cấu trúc của hợp kim được kết cấu theo mạng tinh thể.

Xét về cấu trúc tinh thể của hợp kim, ngoài các nguyên tử kim loại chính còn có sự kết hợp của những tác nhân hợp kim ngẫu nhiên được xuất hiện rải rác cùng trong cấu trúc. Trong đó nếu các nguyên tử tác nhân của hợp kim thay thế các kim loại chính chúng ta sẽ thu được một loại hợp kim với các nguyên liệu thay thế. Sự hình thành này khiến các kích thước của hợp kim có điểm tương đồng với nhau.

Tại hầu hết các thành phần của hợp kim thay thế đều có cấu tạo khá gần nhau trong bảng tuần hoàn. Chính vì vậy yếu tố quyết định để một hợp kim được tạo thành nếu các nguyên tử của kim loại cơ bản và nguyên tử của tác nhân hợp kim sở hữu các kích thước gần giống nhau.

Quy trình chế tạo hợp kim

Thông thường, hợp kim là sự kết hợp của nhiều thành tố và các nhóm kim loại khác nhau trong bảng thành phần nếu nhiều người nghĩ rằng quy trình chế tạo thường khá phúc tạo. Tuy nhiên không phải vậy. Quy trình ché tạo hợp kim thậm chí còn đơn giản và tiết kiệm hơn so với việc chế tạo các kim loại nguyên chất thông thường. Trong đó quy trình chế tạo hợp kim sẽ thực hiện qua các bước sau:

+ Lựa chọn nguyên liệu: Tùy vào tính chất và nhu cầu sử dụng, việc lựa chọn các nguyên liệu hợp kim sẽ có sự khác biệt, tuy nhiên các nguyên liệu chủ yếu là đồng, gang, thép, sắt, kẽm, các kim loại nguyên chất và một số thành tố khác.

+ Tạo bột kim loại để chế tạo hợp kim ở thể rắn. Các bạn có thể chế tạo tùy vào điều kiện khác nhau như tại môi trường nguội nhanh, phun khí áp suất cao hay điện phân hoặc phun tia kim loại lỏng.

+ Tạo hình: Đây là công đoạn mang tính kết nối các nguyên liệu có sẵn để tạo nên một chất liệu hợp kim đồng nhất và có tính chất bền chặt như mong muốn. Có nhiều phương pháp để dễ dàng lựa chọn tạo hình theo mong muốn như nén, ép hay sử dụng áp suất lớn, tùy nhu cầu chế tạo theo một khối lượng riêng cụ thể nào đó. Nếu muốn chế tạo một loại hợp kim có khối lượng riêng lớn và đồng đều các bạn sẽ phải kết hợp 2 hình thức là ép áp suất lớn và rung cơ học.

+ Thêu kết: Đây gần như là công đoạn cuối cùng để mang đến sự hoàn chỉnh về mặt liên kết cho hợp kim bằng cách làm các hạt bột được liên kết và bền vững với nhau. Ngoài khuếch tán nhiệt và gia tăng liên kết trên bề mặt, trong quá trình thêu kết đòi hỏi người chế tạo cần kết hợp khâu ép và ép nóng để có thể tạo được mật độ cao nhất.

Phân biệt các loại hợp kim hiện nay

Ngày nay với sự xuất hiện và phát triển mạnh mẽ của những dòng hợp kim, các bạn có thể tìm hiểu thêm về các loại hợp kim và có những phân biệt cụ thể trong việc lựa chọn chất liệu sử dụng sao cho phù hợp nhất. Trong đó hợp kim được phân loại thành 2 nhóm chính.

Hợp kim đơn giản

Là loại hơp kim có cấu tạo thành tố nguyên chất và không có quá nhiều thành phần chất liệu để tạo thành. Trong đó hợp kim kim loại chủ yếu được tạo thành trên các cơ sở kim loại phổ biến. Các bạn có thể tìm hiểu thêm các thông tin liên quan đến hợp kim là gì thông qua phân biệt dưới đây.

Thành phần tạo thành: Các kim loại latong như Cu, Zn và kim loại Á Kim như FE và C (thép, gang). Trong đó nguyên tố chính của loại hợp kim đơn giản này vẫn là các ,kim loại, trong đó kim loại và đồng chiếm thành phần nhiều hơn về mặt khối lượng.

Ưu điểm: Đối với các loại hợp kim đơn giản, ưu điểm nổi bật là quy trình chế tạo đơn giản, tạo được sự kết nối chắc chắn giữa các thành phần kim loại như đồng, hợp kim kẽm sắt thép và gang. Là lựa chọn phù hợp cho những ai đang muốn tìm kiếm các loại chất liệu có tính bán dẫn cao hay trong môi trường xây dựng. Nếu bạn chưa biết ứng dụng và tính chất của thép hợp kim là gì có thể sử dụng chúng trong vật liệu xây dựng hay làm lõi điện.

* thép hợp kim tiếng anh là gì? Thép hợp kim tiếng anh là Alloy Steel

Nhược điểm: Sự đa dạng của các yếu tố kim loại không thực sự nổi bật mặc dù có sự kết hợp của các thành tố kim loại. Bên cạnh đó, tỉ lệ kim loại chiếm nhiều hơn cũng khiến cho trọng lượng của các loại hợp kim đơn giản tương đối lớn, xét về mặt tính chất có nhược điểm là khả năng cơ học không cao.

Phân loại hợp kim đơn giản:

+ Hợp kim sắt: Hay còn có tên gọi khác là hợp kim đen là loại hợp kim có sự kết hợp chủ yếu trong bảng thành phần là sắt và một số các nguyên tố khác đi kèm. Hợp kim sắt cũng là loại hợp kim phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.

+ Hợp kim màu: Là loại hợp kim thuộc nhóm hợp kim đơn giản với sự kết hợp của các loại chất liệu kim loại ngoại trừ sắt. Trong đó các thành phần chủ yếu để tạo nên hợp kim màu có thể kêt đến như đồng thau, đồng điếu, hợp kim nhôm và cả vàng tây. Như vậy ngoại trừ chất liệu sắt thì các thành phần của hợp kim màu cũng tương đối đa dạng. Tính chất của nhôm trội hơn trong hợp kim màu.

+ Hợp kim gốm: Loại hợp kim này còng có tên gọi khác là hợp kim bột. Là sự kết hợp của hợp kim cacbua vonfram kết hợp hợp cùng với Coban (Co). Ngoài ra loại hợp kim gốm cũng được sử dụng thêm các loại titan Cacbua.

Như vậy, tuy được gọi là hợp kim đơn giản nhưng chúng cũng được phân thành nhiều loại khác nhau. Trong đó thành phần kim loại có sự kết hợp đa dạng. Tùy vào tính chất cũng như những ưu điểm, nhược điểm mà các bạn có thể lựa chọn cho mình một loại hợp kim phù hợp.

Hợp kim phức tạp

Khác biệt hơn về mặt thành phần cũng như số lượng thành phần son với hợp kim đơn giản là hợp kim phức tạp. Loại hợp kim phức tạp được cấu tạo thành bởi các kim loại, trong đó có các nguyên tố chính và gồm 2 hay nhiều thành phần nguyên tố khác.

Ưu điểm: Hợp kim kim loại có sự kết hợp của nhiều thành phần thành tố khác nhau nên có sự đa dạng và nhiều đặc tính nổi bật hơn so với các loại hợp kim đơn giản. Bên cạnh đó chúng cũng có tính kết nối và liên kết tốt (do phải trung hòa nhiều chất liệu kim loại với nhau). Độ bền chắc do đó cũng được nâng cao hơn.

Nhược điểm: Công đoạn chế tạo lâu hơn, hợp kim phức tạp cũng có khả năng dung hòa thành tố kém hơn và không được phân chia thành nhiều loại nhỏ để lựa chọn giống như hợp kim đơn giản. Các loại hợp kim phức tạp không đa dạng bằng hợp kim đơn giản, khối lượng lớn và nặng hơn do có sự kết hợp của nhiều loại nguyên liệu.

Một số loại hợp kim khác

Hợp kim bạc là gì? Là một dạng hợp kim của bạc với tỉ lệ bạc chiếm phần lớn kết hợp cùng với khối lượng của các kim loại khác.

Hợp kim carbide là gì? Là loại hợp kim cứng có bao gồm các thành phần kim loại và carbon có ưu điểm chịu nhiệt và chống mài mòn tốt.

Hợp kim titan là gì? Là loại hợp kim cứng với trọng lượng nhẹ. Độ cứng của titan thấp hơn thép tuy nhiên so với hợp kim bạc và vàng lại có độ cứng vượt trội hơn rất nhiều lần.

Bên cạnh đó các bạn cũng có thể phân biệt hợp kim thông qua một số các tiêu chí và yếu tố như: tính chất, độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai và va đập, tính chất vật lý, tính giãn nở, tính dẫn điện và nhiệt điện, từ tính, tính chất hóa hoc, tính chịu ăn mòn, tính chịu axit và một số tính chất công nghiệp khác…

Sự khác biệt của hợp kim và kim loại

Trên thực tế hợp kim được tạo nên bởi những thành phần từ các nhóm kim loại khác nhau nên về cơ bản chúng vừa có sự tương đồng lại vừa có sự khác biệt một cách rõ rệt. Các bạn có thể tìm hiểu và tham khảo thêm về sự khác biệt giữa kim loại và hợp kim là gì thông qua những gợi ý sau đây:

+ Trong quá trình chế tạo, hợp kim dễ chế tạo hơn và có thể dễ dàng khử bỏ các tạp chất hơn so với kim loại. Quy trình chế tạo kim loại riêng biệt lại có những phức tạp riêng.

+ Kim loại nguyên chất thường sở hữu ưu điểm có tính dẻo hơn so với những chất liệu hợp kim khác, dễ gia công và chế tạo, tuy nhiên lại có đúc vài khuôn và chế tạo hình dạng cụ thể so với hợp kim, chính vì vậy mà quy trình chế tạo cũng bị hạn chế và tốn thời gian hơn rất nhiều. Bên cạnh đó hợp kim có tính công nghệ và có thể phù hợp với nhiều điều kiện chế tạo khác nhau. Có thể kết hợp gia công áp lực ở cả hai trạng thái nóng và nguội theo mong muốn. Giúp đảm bảo cho việc chế tạo các loại sản phẩm từ hợp kim được đạt năng suất cao nhất có thể.

+ Không giống như các loại kim loại nguyên chất đơn thuần, các hợp kim không sở hữu một điểm nóng chảy cố định. Thay vào đó chúng mở rộng thành các miền nóng chảy khác nhau trên các vị trí khác nhau của bộ phận hợp kim và được hòa lẫn cùng với các khối chất lỏng khác đồng thời làm giản đồ các trạng thái của hợp kim.

+ Giá thành của hợp kim cũng rẻ hơn so với những chất liệu kim loại nguyên chất thông thường do không phải mất quá nhiều thời gian và chi phí để loại bỏ những tạp chất độc hại.

+ Đối với các ngành vật liệu xây dựng sử dụng chất liệu hợp kim cũng có độ bền cao hơn so với kim loại nguyên chất. Bởi hợp kim có độ cứng, độ bền cao hơn, trong đó vẫn giữ nguyên được độ dẻo để dễ dàng trong việc thi công và chế tạo khuôn.

Ứng dụng của hợp kim đối với từng loại

Tùy vào đặc điểm và tính chất của từng loại hợp kim mà chúng có tính ứng dụng phổ biến trong công nghệ chế tạo các vật liệu và sản phẩm được sử dụng trong đời sống hàng ngày.

Ứng dụng của hợp kim đơn giản

Hợp kim đơn giản là loại hợp kim có các cấu tạo thành phần nguyên liệu chủ yếu là sắt, nhôm đồng, kẽm và có phương pháp chế tạo đơn giản, tiết kiệm thời gian nhưng mang tính kết nối cao thường được ứng dụng trong:

Làm lõi dẫn dây điện

Phổ biến hơn cả là sự xuất hiện của của hợp kim đơn giản trong chế tạo nguyên liệu có tính bán dẫn và nhiệt điện cao.

Với những nguyên liệu không đòi hỏi tính phức tạp hay kiên cố cao thì loại hợp kim này có thể dễ dàng thấy trong các lõi dẫn điện nhà bạn, phù hợp cho cả đường dẫn điện nổi và đường dẫn điện chìm.. Cụ thể là hợp kim màu thuộc nhóm hợp kim đơn giản là chất liệu được tin dùng và sử dụng nhất trong các công trình làm điện đóm.

Trong lĩnh vực chế tạo đồ dùng điện tử

Một số dòng hợp kim đơn giản cũng sở hữu tính ứng dụng cao trong công nghệ chế tạo các đồ dùng điện tử như làm bộ tản nhiệt cho máy tính, máy phát điện hay bộ tản nhiệt CPU máy tính và vỏ máy tính nhờ khả năng bán dẫn và phần nào làm giảm bớt lượng nhiệt điện của máy tính. Bên cạnh đó hợp kim đơn giản còn được sử dụng để sản xuất trong chế tạo các loại phôi điện thoại hay những chi tiết nhỏ khác bên trong đồ dùng điện tử.

Chất liệu sản xuất ghế xếp, bàn ghế

Một số dòng ghế xếp du lịch, ghế xếp dã ngoại hay bàn xếp cao cấp có kết cấu phần khung được làm từ hợp kim nhôm hay hợp kim sắt là một trong những chất liệu tăng cường độ chắc chắn và khả năng chịu lực. Tìm hiểu về ứng dụng hợp kim nhôm là gì các bạn có thể tham khảo thông khảo thông qua các sản phẩm bàn xếp ghế xếp đa năng phổ biến thị trường hiện nay.

Ngoài ra để tăng cường tính thẩm mỹ, trong quá trình chế tạo và sản xuất sẽ được sơn kèm lớp sơn tĩnh điện và phủ bóng để chống han rỉ hay bị oxy hóa theo thời gian.

Những dòng bàn xếp hay ghế xếp được làm từ hợp kim cũng tăng cường độ bền theo thời gian. Sử dụng hợp kim đơn giản có trọng lượng nhẹ giúp mang đến tính cơ động cao hơn so với việc sử dụng chất liệu hợp kim phức tạp khi làm chất liệu bàn xếp, ghế xếp.

Nguyên liệu chế tạo chất rắn trong tên lửa và pháo hoa

Bạn đã biết thành phần trong vũ khí tên lửa hay pháo hoa là gì không? Hợp kim đơn giản là một trong những nguyên liệu để chế tạo chất rắn có trong chúng. Dù chỉ là một nguyên liệu rất nhỏ trong thành phần hóa học để chế tạo sản phẩm dưới dạng vũ khí chứa nhiệt này tuy nhiên chúng cũng mang đến những hiệu quả phù hợp.

Ứng dụng của hợp kim phức tạp

Hợp kim phức tạp là sự kết hợp của nhiều thành phần kim loại nguyên chất khác nhau mang đến tính kết nối cao. Chính vì vậy chúng được ứng dụng và tin dùng ở các sản phẩm hay những công trình đòi hỏi khả năng chịu lực tốt cùng độ vững chãi theo thời gian. Cùng xem ứng dụng của hợp kim là gì sau đây:

Vật liệu xây dựng, đồ nội thất

Hợp kim phức tạp được sử dụng để làm cửa sổ, khung cửa sổ hay kết hợp để làm cốt thép và vật liệu xây dựng giúp tăng cường tính kiên cố, ngoài ra chúng cũng được sử dụng để kết hợp trong các sản phẩm đồ nội thất ở ngôi nhà của bạn.

Chất liệu hợp kim phức tạp như hợp kim của đồng, sắt trong vật liệu xây dựng hoặc đồ nội thất cũng có giá thành không quá cao. So sánh điểm khác biệt giữa dòng thép hợp kim và dòng thép không hợp kim là gì các bạn có thể thấy chất liệu thép hợp kim mang tính bền vững hơn vì vậy được tin dùng trong lĩnh vực xây dựng.

Công nghiệp chế tạo vỏ ô tô, máy bay

Một số phương tiện cao cấp cần đáp ứng độ bền bỉ và khả năng chịu lực tót cần đến sự có mặt của những hợp kim nhôm để tăng cường độ dày và kiên cố cho lớp vỏ. Vì vậy chúng có ứng dụng phổ biến trong công nghệ chế tạo chi tiết cho ô tô, máy bay, xe tải hay trực thăng.

Với một số giải đáp về hợp kim là gì trên đây hy vọng là thông tin hữu ích mà bạn đang tìm kiếm.

Xem thêm >> Chất liệu Foam là gì? Có bền không? Đặc điểm và ứng dụng của Foam