Cấu tạo và tính chất hoá học của Hợp Kim và ứng dụng

Cấu tạo và tính chất hoá học
của Hợp Kim và ứng dụng

Nhóm 3 :
Phạm xuân Hoàng
Trần ngọc Duy
Nguyễn huỳnh gia Bảo


I. Cấu tạo hợp kim

• a. Khái niệm về hợp kim
• v  Định nghĩa
– Hợp kim là vật thể có chứa nhiều nguyên tố và mang tính chất kim loại.
Nguyên tố chủ yếu trong hợp kim là nguyên tố kim loại.
– v  Ưu điểm của hợp kim so với kim loại
– Trong lĩnh vực cơ khí, hợp kim được sử dụng rộng rãi vì các ưu điểm sau:
– -  Cơ tính hợp kim phù hợp với vật liệu chế tạo cơ khí: đối với ngành cơ khí
vật liệu sử dụng phải có các yêu cầu như độ bền cao, tuổi thọ sử dụng lâu. Về
mặt này thì hợp kim hơn hẳn kim loại nguyên chất, chúng có độ cứng, độ bền
cao hơn hẳn trong khi độ dẻo và độ dai vẫn đủ cao.
– -  Tính công nghệ thích hợp: kim loại nguyên chất có tính dẻo cao dễ gia công
áp lực nhưng khó đúc, gia công cắt kém, không hóa bền được bằng nhiệt
luyện. Hợp kim có tính công nghệ khác nhau và phù hợp với từng điều kiện
gia công: gia công áp lực ở trạng thái nóng và nguội, đúc, gia công cắt, nhiệt
luyện… đảm bảo cho chế tạo sản phẩm có năng suất cao.
– -  Giá thành hạ hơn: dễ chế tạo hơn do không phải khử bỏ các tạp chất một
cách triệt để như kim loại.


• b. Các dạng cấu tạo của hợp kim

• Có thể nói tính chất của hợp kim phụ thuộc vào sự kết hợp của các
nguyên tố cấu tạo nên chúng. Khi ở dạng lỏng, các nguyên tố hòa
tan lẫn nhau để tạo nên dung dịch lỏng. Tuy nhiên, khi làm nguội ở
trạng thái rắn sẽ hình thành các tổ chức pha của hợp kim, có thể
sẽ rất khác nhau do tác dụng với nhau giữa các nguyên tố. Có thể
có các tổ chức pha  như sau:
• Tổ chức một pha (một kiểu mạng tinh thể):
• Khi các nguyên tố trong hợp kim tác dụng hòa tan ở trạng thái rắn,
gọi là dung dịch rắn.
• Khi các nguyên tố trong hợp kim tác dụng hóa học ở trạng thái
rắn, gọi là hợp chất hóa học.
• Tổ chức hai pha trở lên (có từ hai kiểu mạng tinh thể trở lên): khi
giữa các pha trong hợp kim có tác dụng cơ học với nhau gọi là hỗn
hợp cơ học.


• c. Dung dịch rắn
• Khi nguyên tử của hai hay nhiều nguyên tố được sắp xếp trong
cùng một kiểu mạng. Có thể chia dung dịch rắn làm hai loại: dung
dịch rắn xen kẽ và dung dịch rắn thay thế.
• Dung dịch rắn xen kẽ. Nếu nguyên tử của nguyên tố hòa tan (B)
xen kẽ ở khoảng hở của các nguyên tử trong dung môi (A) thì ta
có dung dịch rắn xen kẽ. Sự hòa tan xen kẽ bao giờ cũng có giới
hạn.
• - Dung dịch rắn thay thế. Nếu nguyên tử của nguyên tố hòa tan
(B) thay thế nguyên tử của nguyên tố dung môi (A) thì ta có dung
dịch rắn thay thế.
• - Cơ tính chung của dung dịch rắn: có độ cứng thấp, độ bền thấp
tuy nhiên độ dẻo và độ dai cao do có cấu tạo mạng tinh thể của
kim loại nguyên chất.

d. Hợp chất hóa học
 
•  Trong nhiều loại hợp kim, nhiều pha được tạo thành do sự liên kết giữa các
nguyên tố khác nhau theo một tỷ lệ nhất định gọi là hợp chất hóa học. Mạng
tinh thể của hợp chất khác với mạng thành phần. Hợp chất hóa học trong hệ
có tính ổn định cao hoặc có nhiều dạng hợp chất khác nhau.
• Ví dụ: Nguyên tố sắt và cacbon tạo nên Fe3C rất ổn định, nhưng nguyên tố
Cu với Zn có thể cho ta nhiều dạng hợp chất như: CuZn, Cu 3Zn3, CuZn3,…
• - Cơ tính chung của hợp chất hóa học: có độ cứng cao, độ dòn cao do có
kiểu mạng tinh thể phức tạp không giống với kiểu mạng của kim loại nguyên
chất đồng thời có nhiệt độ phân hủy cao (t 0nc cao).


e. Hỗn hợp cơ học

• Trong hệ hợp kim, có những nguyên tố không hòa tan vào
nhau cũng không liên kết tạo thành hợp chất hóa học mà chỉ
liên kết với nhau bằng lực cơ học thuần túy, thì gọi hợp kim
đó là hỗn hợp cơ học. Như vậy hỗn hợp cơ học không làm
thay đổi mạng nguyên tử của nguyên tố thành phần. Vì để tạo
được liên kết cơ học nguyên tử các nguyên tố thành phần
khác nhau nhiều về kích thước và mạng tinh thể.
• Cơ tính chung của hỗn hợp cơ học: phụ thuộc vào cơ tính của
các pha tạo thành. Muốn đánh giá cơ tính của hợp kim tạo
thành tại nhiệt độ xác định phải căn cứ vào tỉ lệ cấu tạo và cơ
tính của các pha tạo thành.

II. Hợp kim cứng
• Hợp kim cứng là hợp kim được chế tạo bằng
phương pháp luyện kim bột mà thành phần
chủ yếu của nó là những cacbit vonfram WC,
cacbit titan TiC hoặc cacbit khác ở dạng hạt rất
nhỏ được kết dính với nhau bằng nguyên tố
coban.
• Tùy thuộc vào số lượng cacbit mà hợp kim
cứng được phân thành 2 nhóm: nhóm một
cacbit vonfram và nhóm hai cacbit vonfram và
titan.


* .Quá trình chế tạo hợp kim


• a. Tính chất
• Căn cứ vào định nghĩa ta biết được cấu tạo chủ yếu
của hợp kim cứng là những cacbit mạnh. Do đó ngay
sau khi chế tạo nó đã có những tính chất sau:
• -   Tính cứng nóng cao (800 - 10000C).
• -   Độ cứng rất cao (70 - 75 HRC hoặc 82 - 90 HRA).
• -   Tính chống mài mòn rất tốt.
• -   Rất dòn.
• Các tính chất này phụ thuộc vào các loại cacbit theo
thứ tự tăng dần độ cứng, tính chống mài mòn

b.Một số loại hợp kim thường gặp và
ứng dụng

Làm đồ trang sức

Làm vỏ,khungcủa điên thoại

Bô vuốt của người sói ^^

Môt số bô phân của xe máy


III.GiẢN ĐỒ PHA CỦA HỢP KIM
• a.khái niệm về giản đồ trạng thái
-không có quy luật chung đê xác định sự tương tác giữa các
nguyên tố ở trạng thái rắn. Đối với từng cặp nguyên tố, quy
luật tương tác giữa chúng chỉ biết được bằng thực nghiệm và
được ghi lại nhờ giản đồ trạng thái
b.Công dụng của giản đồ trạng thái
-Giản đồ pha (còn gọi là giản đồ trạng thái hay giản đồ cân
bằng) của một hệ là công cụ để biểu thị mối quan hệ giữa
nhiệt độ, thành phần và số lượng (tỷ lệ) các pha (hoặc tổ chức)
của hệ đó ở trạng thái cân bằng. Các hệ có giản đồ pha khác
nhau và chúng được xây dựng chỉ bằng thực nghiệm. Trong
thực tế không có hai giản đồ pha nào giống nhau hoàn toàn vì
tương tác giữa các cấu tử xảy ra rất phức tạp từ kiểu pha, các
phản ứng cho đến nhiệt độ tạo thành


- Hiện nay người ta đã xây dựng được hầu hết các hệ hai cấu tử

giữa các kim loại, kim loại với á kim và các hệ ba cấu tử thường
gặp rất thuận tiện cho việc tra cứu.
Hệ một cấu tử không có sự biến đổi thành phần nên giản đồ pha của
nó chỉ có một trục, trên đó đánh dấu nhiệt độ chảy (kết tinh) và các
nhiệt độ chuyển biến thù hình (nếu có) như ở hình 3.6 cho trường
hợp của sắt.
Giản đồ pha hệ hai cấu tử có hai trục: trục tung biểu thị nhiệt độ,
trục hoành biểu thị thành phần (thường theo % khối lượng) với
những đường phân chia các khu vực pha theo các nguyên tắc sau:
- Xen giữa hai khu vực một pha là khu vực hai pha tương ứng.
- Mỗi điểm trên trục hoành biểu thị một thành phần xác định của hệ.


Theo chiều từ trái sang phải tỷ
lệ cấu tử B tăng lên, còn từ phải
sang trái tỷ lệ của cấu tử A tăng
lên, hai đầu mút tương ứng với
hai cấu tử nguyên chất: A (trái),
B (phải). Ví dụ trên hình 3.7
điểm C ứng với thành phần có
30%B (tỷ lệ của cấu tử thứ hai
là phần còn lại, tức 70%A),
*Giản đồ pha của sắt (Fe)

điểm D: 80%B + 20%A.


- Đường thẳng đứng bất kỳ
biểu thị một thành phần xác

định nhưng ở các nhiệt độ khác
nhau. Ví dụ đường thẳng đứng
qua D biểu thị sự thay đổi nhiệt
độ của thành phần này (80%B
+20%A).
- Hai trục tung chính là giản đồ
pha của từng cấu tử tương ứng
(trái cho A, phải cho B).

*Các trục của giản đồ pha hệ hai cầu tử

Do được biểu thị trên mặt
phẳng một cách chính xác nên
từ giản đồ pha của hệ hai cấu tử
dễ dàng xác định được các
thông số sau đây cho một thành
phần xác định ở nhiệt độ nào
đó.


cảm ơn cô và các bạn đã thẽo dõi
bài thuyết trình của nhóm em