Mục lục bài viết

Hợp kim là gì ? Ứng dụng của hợp kim

Hợp kim là gì ? Hợp kim là một chất rắn được tạo ra từ việc kết hợp hai hoặc nhiều nguyên tố, trong đó ít nhất một nguyên tố là kim loại. Sự kết hợp này khiến hợp kim mang đầy đủ các tính chất (ưu – nhược điểm) của các thành phần tạo ra nó.

Mục đích ban đầu tạo ra hợp kim để khắc phục nhược điểm của các vật liệu bằng kim loại nguyên chất. Đa số các hợp kim đều tồn tại ở thể rắn và khó có thể tách các nguyên tố ra riêng biệt bằng các phương pháp thông thường.

Hợp kim được chia thành 2 loại là:

Hợp kim đơn giản: Được tạo thành từ 2 kim loại (như đồng và kẽm) hoặc 1 kim loại kết hợp với 1 phi kim (như sắt(Fe) và cacbon), trong đó kim loại là thành phần chính.
Hợp kim phức tạp: Được tạo thành từ 3 nguyên tố trở lên, trong đó có từ 2 nguyên tố kim loại chính và các nguyên tố khác, có thể là kim loại hoặc phi kim.

Các tính chất đặc trưng của hợp kim

Hợp kim mang các đặc điểm của các thành phần cấu tạo nên nó nhưng tính chất có thể thay đổi phụ thuộc vào hàm lượng của các nguyên tố kết hợp. Các tính chất của hợp kim gồm có:

Hợp kim thường ở thể rắn, có cấu tạo tinh thể gồm tinh thể hỗn hợp, tinh thể hóa học và tinh thế dung dịch rắn. Các liên kết trong hợp kim tinh thể hỗn hợp hoặc dung dịch rắn chủ yếu là liên kết kim loại; còn trong mạng tinh thể hóa học sẽ là liên kết cộng hóa trị.
Hợp kim vẫn có tính dẫn nhiệt và dẫn điện của các kim loại tạo thành nhưng yếu hơn so với kim loại nguyên chất vì khi kết hợp các nguyên tử của các nguyên tố với nhau sẽ làm giảm mật độ electron tự do.
Điểm nóng chảy của hợp kim không cố định mà thường tạo thành 1 khoảng, tùy thuộc vào thành phần và hàm lượng các nguyên tố tạo nên nó.
Hợp chất có độ cứng lớn hơn so với đơn chất tạo thành vì cấu tạo mạng tinh thể chắc chắn hơn. Ví dụ như thép (hợp kim của sắt) cho độ cứng hơn sắt nguyên chất.
Hợp kim có nhiều ưu điểm của kim loại đơn chất như khả năng chống gỉ, chịu ma sát, dễ dát mỏng, uốn dẻo, có ánh kim…
Một số hợp kim thể hiện tính trơ, không xảy ra phản ứng với axit hoặc bazo hoặc các xác tác khác.

Ứng dụng của hợp kim

Hợp kim có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ vào các tính chất ưu việt như độ bền cao, khả năng chống ăn mòn, độ dẻo và tính dẫn điện tốt. Dưới đây là 7 ứng dụng chính của hợp kim:

1. Công nghiệp xây dựng

Thép (hợp kim của sắt và cacbon) được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình như tòa nhà, cầu, đường cao tốc, và các kết cấu hạ tầng khác nhờ vào độ bền và tính chịu lực cao.
Nhôm hợp kim (hợp kim của nhôm và các kim loại khác) được dùng để chế tạo các vật liệu nhẹ nhưng vẫn đảm bảo độ cứng và bền trong các cấu trúc xây dựng.

2. Công nghiệp ô tô và hàng không

Thép và nhôm hợp kim cũng được sử dụng để sản xuất các bộ phận ô tô, máy bay, và các phương tiện giao thông khác. Nhôm hợp kim đặc biệt hữu ích trong ngành hàng không nhờ vào trọng lượng nhẹ và độ bền cao.
Titan hợp kim được sử dụng trong sản xuất máy bay, vỏ tàu vũ trụ, và các bộ phận của động cơ nhờ tính chịu nhiệt và bền bỉ trong điều kiện khắc nghiệt.

3. Công nghiệp điện tử

Hợp kim đồng (đồng thau, đồng đỏ) được sử dụng trong các thiết bị điện và điện tử nhờ tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
Hợp kim nhôm cũng được sử dụng trong sản xuất vỏ máy tính, điện thoại và các thiết bị điện tử khác nhờ trọng lượng nhẹ và khả năng tản nhiệt tốt.

4. Công nghiệp y tế

Titan hợp kim được sử dụng trong các thiết bị y tế như khung xương, nẹp và ốc vít phẫu thuật, răng giả, và các bộ phận cấy ghép trong cơ thể con người nhờ tính tương thích sinh học cao và không gây phản ứng với cơ thể.

5. Công nghiệp năng lượng

Hợp kim niken được dùng trong các tuabin khí và các hệ thống nhiệt điện nhờ vào khả năng chịu nhiệt và chịu mài mòn tốt.
Hợp kim chì được sử dụng trong chế tạo pin và các thiết bị lưu trữ năng lượng.

6. Trang sức và nghệ thuật

Vàng hợp kim (vàng và các kim loại khác như bạc, đồng) được sử dụng để chế tạo trang sức nhằm gia tăng độ bền và tạo màu sắc khác nhau.
Đồng thau và bronze (đồng hợp kim) thường được dùng để chế tạo các tác phẩm điêu khắc, tượng và các vật dụng trang trí khác.

7. Hàng hải

Hợp kim đồng và niken thường được sử dụng trong ngành hàng hải để chế tạo chân vịt tàu thuyền và các thiết bị dưới nước vì chúng có khả năng chống ăn mòn từ nước biển