Hợp kim

       HỢP KIM

I – ĐỊNH NGHĨA, CẤU TẠO TINH THỂ CỦA HỢP KIM

1. Định nghĩa

Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác 
Ví dụ: Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác. Đuyra là hợp kim của nhôm với đồng, magie, mangan, silic

2. Cấu tạo tinh thể của hợp kim

Hợp kim có cấu tạo tinh thể. Có các loại tinh thể sau: tinh thể hỗn hợp, tinh thể dung dịch rắn và tinh thể hợp chất hóa học 
a) Tinh thể hỗn hợp: 
- Có nguồn gốc từ khi hỗn hợp các đơn chất trong hợp kim ở trạng thái lỏng. Ở trạng thái này, các đơn chất không tan vào nhau và cũng không tác dụng hóa học với nhau 
- Các đơn chất tham gia hợp kim có tính chất hóa học và kiểu mạng tinh thể không khác nhau nhiều, nhưng kích thước các ion khác nhau. 
Ví dụ: hợp kim Cd – Bi, hợp kim Sn – Pb… 
- Kiểu liên kết hóa học chủ yếu là liên kết kim loại 
- Thường có nhiệt độ nóng chảy thấp 
b) Tinh thể dung dịch rắn: 
- Có nguồn gốc từ hỗn hợp các đơn chất trong hợp kim ở trạng thái lỏng. Ớ trạng thái này, các đơn chất trong hỗn hợp tan vào nhau không theo một tỉ lệ nào nhất định, ta có dung dịch lỏng. Ở nhiệt độ thấp hơn, dung dịch lỏng chuyển thành dung dịch rắn 
- Các đơn chất tham gia hợp kim có kiểu mạng tinh thể giống nhau, tính chất hóa học tương tự và kích thước các ion không khác nhau nhiều. 
Ví dụ: hợp kim Au – Ag, hợp kim Fe – Mn… 
- Kiểu liên kết hóa học chủ yếu là liên kết kim loại 
c) Tinh thể hợp chất hóa học: 
- Có nguồn gốc từ khi hợp kim ở trạng thái lỏng. Ở trạng thái này, nếu các đơn chất tham gia hợp kim có kiểu mạng tinh thể khác nhau , tính chất hóa học khác nhau và kích thước các ion khác nhau rõ rệt thì giữa những đơn chất này sẽ tạo ra hợp chất hóa học 
- Khi hợp kim chuyển sang trạng thái rắn, ta có những tinh thể hợp chất hóa học. Ví dụ tinh thể hợp chất hóa học Mg₂Pb, AuZn, AuZn₃, AuZn₅, Al₄C₃… 
- Kiểu liên kết hóa học là liên kết cộng hóa trị

II – TÍNH CHẤT CỦA HỢP KIM

1. Tính chất hóa học

Có tính chất hóa học tương tự của các đơn chất tham gia tạo thành hợp kim

2. Tính chất vật lí

- Tính chất vật lí và tính chất cơ học của hợp kim khác nhiều so với tính chất của các đơn chất 
- Có tính dẫn điện, dẫn nhiệt, tính dẻo và ánh kim do trong hợp kim có các electron tự do 
- Tính dẫn điện, dẫn nhiệt của hợp kim giảm so với kim loại thành phần do mật độ electron tự do trong hợp kim giảm đi rõ rệt 
- Có độ cứng cao hơn so với các kim loại thành phần do có sự thay đổi về cấu tạo mạng tinh thể, thay đổi về thành phần của ion trong mạng tinh thể 
- Có rất nhiều hợp kim khác nhau được chế tạo có hóa tính, cơ tính và lí tính ưu thế như không gỉ, độ cứng cao, chịu nhiệt tốt, chịu ma sát tốt… 
Ví dụ: 
- Hơp kim không bị ăn mòn: Fe–Cr–Mn (thép inoc)… 
- Hợp kim siêu cứng: W–Co, Co–Cr–W–Fe,… 
- Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn – Pb (thiếc hàn nóng chảy ở 210^oC),… 
- Hợp kim nhẹ, cứng và bền: Al–Si, Al–Cu–Mn–Mg

III - ỨNG DỤNG CỦA HỢP KIM

- Do có tính chất hóa học, vật lí, cơ học rất quý nên hợp kim được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân 
- Có những hợp kim trơ với axit, bazơ và các hóa chất khác dùng chế tạo các máy móc, thiết bị dùng trong nhà máy sản xuất hóa chất 
- Có hợp kim chịu nhiệt cao, chịu ma sát mạnh dùng làm ống xả trong động cơ phản lực 
- Có hợp kim có nhiệt độ nóng chảy rất thấp dùng chế tạo giàn ống dẫn nước chữa cháy tự động…