Hợp kim là hỗn hợp của hai hoặc nhiều chất hóa học (ít nhất một trong số đó là kim loại) có tính chất kim loại. Hợp kim thường được tạo ra bằng cách nung chảy từng thành phần thành một chất lỏng đồng nhất và sau đó ngưng tụ.
Hợp kim có thể là ít nhất một trong ba loại sau: dung dịch rắn đơn pha của các nguyên tố, hỗn hợp nhiều pha kim loại, hoặc hợp chất liên kim loại của các kim loại. Cấu trúc vi mô của hợp kim trong dung dịch rắn có một pha, và một số hợp kim trong dung dịch có hai hoặc nhiều pha. Sự phân bố có thể đồng đều hoặc không đồng đều, tùy thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình làm nguội vật liệu. Hợp chất liên kim loại thường bao gồm một hợp kim hoặc kim loại nguyên chất được bao quanh bởi một kim loại nguyên chất khác.
Hợp kim được sử dụng trong một số ứng dụng nhất định vì chúng có một số tính chất tốt hơn so với các nguyên tố kim loại nguyên chất. Ví dụ về hợp kim bao gồm thép, hàn, đồng thau, thiếc, đồng phốt pho, amalgam, v.v.
Thành phần của hợp kim thường được tính theo tỷ lệ khối lượng. Hợp kim có thể được chia thành hợp kim thay thế hoặc hợp kim xen kẽ theo thành phần nguyên tử của chúng và có thể được chia thành pha đồng nhất (chỉ có một pha), pha không đồng nhất (nhiều hơn một pha) và hợp chất liên kim loại (không có sự khác biệt rõ ràng giữa hai pha). [2]
Tổng quan
Quá trình hình thành hợp kim thường làm thay đổi tính chất của các nguyên tố, ví dụ, độ bền của thép lớn hơn độ bền của nguyên tố chính cấu thành nên nó là sắt. Các tính chất vật lý của hợp kim, chẳng hạn như khối lượng riêng, độ phản ứng, mô đun Young, độ dẫn điện và nhiệt, có thể tương tự như các nguyên tố cấu thành nên hợp kim, nhưng độ bền kéo và độ bền cắt của hợp kim thường liên quan đến các tính chất của các nguyên tố cấu thành nên hợp kim. Điều này là do sự sắp xếp các nguyên tử trong hợp kim rất khác so với trong một chất đơn lẻ. Ví dụ, điểm nóng chảy của hợp kim thấp hơn điểm nóng chảy của các kim loại tạo nên hợp kim vì bán kính nguyên tử của các kim loại khác nhau là khác nhau và rất khó để hình thành mạng tinh thể ổn định.
Một lượng nhỏ một nguyên tố nhất định có thể ảnh hưởng lớn đến tính chất của hợp kim. Ví dụ, tạp chất trong hợp kim sắt từ có thể làm thay đổi tính chất của hợp kim.
Không giống như kim loại nguyên chất, hầu hết các hợp kim không có điểm nóng chảy cố định. Khi nhiệt độ nằm trong khoảng nhiệt độ nóng chảy, hỗn hợp ở trạng thái đồng thời rắn và lỏng. Do đó, có thể nói rằng điểm nóng chảy của hợp kim thấp hơn điểm nóng chảy của các kim loại thành phần. Xem hỗn hợp eutectic.
Trong số các hợp kim phổ biến, đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm; đồng đỏ là hợp kim của thiếc và đồng, thường được sử dụng trong các bức tượng, đồ trang trí và chuông nhà thờ. Hợp kim (như hợp kim niken) được sử dụng trong tiền tệ của một số quốc gia.
Hợp kim là dung dịch, chẳng hạn như thép, sắt là dung môi, cacbon là chất tan.