TOP 10 hợp kim – kim loại cứng nhất thế giới hiện nay

Lượt xem: 1.855

Hợp kim là một vật liệu ta thường nghe tới trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, ít ai sở hữu thể hiểu rõ được chúng là gì, công dụng và tầm quan yếu của chúng. Hôm nay, hãy để Tuấn Lộc cho bạn biết khía cạnh về Prime 10 hợp kim cứng nhất thông qua bài viết dưới đây.

Mục lục

• 1. Hợp kim là gì?
• 2. Những loại hợp kim hiện nay
  • 2.1. Hợp kim đồng
  • 2.2. Hợp kim nhôm
  • 2.3. Hợp kim titan
  • 2.4. Hợp kim của sắt
  • 2.5. Hợp kim thép
  • 2.6. Hợp kim kẽm
  • 2.7. Hợp kim inox
• 3. Phân loại kim loại cứng nhất – hợp kim
  • 3.1. Loại đơn thuần
  • 3.2. Loại phức tạp
• 4. Ưu điểm của hợp kim so với kim loại
• 5. Cách phân biệt hợp kim cứng nhất
  • 5.1. Tính chất cơ học
  • 5.2. Tính chất vật lý
  • 5.3. Tính chất hóa học
  • 5.4. Tính chất kỹ thuật
• 6. Những đặc tính của hợp kim
• 7. Ứng dụng của hợp kim
• 8. Những phương pháp thử kim loại và hợp kim
  • 8.1. Thử kéo
  • 8.2. Thử độ cứng
  • 8.3. Thử va đập
• 9. TOP 10 kim loại – hợp kim cứng nhất thế giới
  • 9.1. Crom (Cr)
  • 9.2. Vonfram (W)
  • 9.3. Osmi (Os)
  • 9.4. Titan (Ti)
  • 9.5. Sắt (Fe)
  • 9.6. Kim loại siêu cứng từ hợp kim gồm titanium và vàng
  • 9.7. Xoàn
  • 9.8. Silicon Cacbua
  • 9.9. Wurtzite boron nitride
  • 9.10. Lonsdaleite

1. Hợp kim là gì?

Hợp kim là hỗn hợp của nhiều yếu tố cấu thành, một trong những yếu tố đó phải sở hữu kim loại. Những hợp kim chỉ sở hữu thể chứa 2 yếu tố kim loại được gọi là nhị phân của hợp kim. Những loại hợp kim khác thì sở hữu 3 yếu tố kim loại thì được gọi là ternary hợp kim.

2. Những loại hợp kim hiện nay

Hiện nay sở hữu rất nhiều loại hợp kim, phổ quát nhất là những loại sau:

2.1. Hợp kim đồng

Mang hai loại hợp kim đồng, đó là đồng thau và đồng thanh.

Đồng thau: là hợp kim của đồng mà sở hữu hai yếu tố chính là đồng và kẽm. Ngoài ra, nó còn sở hữu những yếu tố phụ khác như Pb, Ni, Sn…

Vật liệu đồng thau

Đồng thanh: là hợp kim với những yếu tố khác mà ko sở hữu yếu tố Zn. Để phân biệt những loại đồng thanh khác nhau, cách gọi chúng sẽ tùy thuộc vào yếu tố phụ được đưa vào.

2.2. Hợp kim nhôm

Là loại hợp kim sở hữu yếu tố chính là Al cùng với những yếu tố khác như đồng, thiếc, mangan… Hợp kim xuất hiện nhiều trong đời sống thường ngày như cửa nhôm, nồi nhôm, bình nước…. Ko những thế, truất phế liệu nhôm còn được thu sắm lại để tái chế.

Hợp kim nhôm

Hợp kim nhôm cũng được chia làm hai loại là hợp kim nhôm biến dạng và hợp kim nhôm đúc.

• Hợp kim nhôm biến dạng sở hữu thể hóa bền bằng phương pháp nhiệt luyện. Tuy nhiên, cũng sở hữu loại hợp kim nhôm biến dạng ko thể hóa bền bằng phương pháp này. Ứng dụng của hợp kim này làm chai lọ, hũ, nồi nhôm…
• Hợp kim nhôm đúc là những hợp kim gồm sở hữu nhôm và những thành phần silic từ 5% tới 20%. Ngoài ra, còn sở hữu thêm magie từ 0,3 – 0,5% để tạo ra hợp chất hóa bền Mg2Si. Vì vậy, những hệ Al-Si-Mg phải trải qua phương pháp hóa bền.

Sau đó, cho thêm đồng (3 – 5%) vào hệ Al-Si-Mg này để cải thiện cơ tính và tính đúc tốt của hợp chất.

2.3. Hợp kim titan

Hợp kim titan gồm nhiều yếu tố như Al, Mo, V, Co, Ni, Cr, Mn, Fe, Cu tạo thành. Tùy thuộc vào số lượng những yếu tố cũng như những thành phần mà hợp kim sở hữu tính chất và ứng dụng khác nhau. Nó song song cũng được xếp vào những hợp kim cứng nhất thế giới.

Hợp kim titan

Loại được sử dụng phổ quát nhất là hợp kim titan chứa 6% nhôm và 4% vanadi. Nó chiếm hơn 50% tổng lượng hợp kim titan được sử dụng toàn cầu. Những loại hợp kim khác ít được sử dụng hơn như hợp kim titan sở hữu chứa 5% nhôm và 2,5% thiếc.

2.4. Hợp kim của sắt

Đây là hợp kim sở hữu yếu tố chính là sắt phối hợp với những yếu tố hóa học khác. Hợp kim sắt được làm ra để khắc chế những nhược điểm của kim loại sắt. Những hợp kim của sắt cũng được cho vào nhóm hợp kim cứng nhất.

Sắt và hợp kim sắt

Hợp kim sắt sở hữu thể được tiêu dùng để tạo ra những nguyên vật liệu xây dựng. Hoặc tạo ra những vật dụng sở hữu tính chất khác nhau để phục vụ cho cuộc sống hàng ngày.

2.5. Hợp kim thép

Đây là hợp kim của sắt lúc phối hợp với carbon, và trong thành phần còn chứa những silic hay mangan… Trong đó, thép chỉ chiếm từ 0,01 tới 2% khối lượng của hợp kim. Hợp kim thép được chia ra làm hai loại là thép thường và thép đặc thù.

2.6. Hợp kim kẽm

Hiện nay sở hữu ba loại hợp kim kẽm phổ quát:

• Kẽm hợp kim số 3
• Kẽm hợp kim số 5
• Kẽm hợp kim đặc thù

2.7. Hợp kim inox

Là một trong số những hợp kim của sắt và chứa nhiều yếu tố hóa học tạo thành. Trong đó gồm sở hữu Fe, carbon, Cr, Ni, Mn, Mo. Ngoài ra, còn sở hữu nhiều yếu tố khác tham gia vào thành phần cấu tạo như Si, Cu, N, S…

Vật liệu inox

Với những thành phần yếu tố khác nhau sẽ cho ra những hợp kim inox khác nhau. Giúp phục vụ những yêu cầu rộng rãi của người tiêu dùng trong cuộc sống hàng ngày.

3. Phân loại kim loại cứng nhất – hợp kim

Hiện nay, sở hữu hai cách tiêu dùng để phân loại độ cứng của kim loại hay hợp kim cứng nhất. Đó là phân loại theo loại hợp kim đơn thuần và hợp kim phức tạp.

3.1. Loại đơn thuần

Là những hợp kim được tạo thành từ hai kim loại với nhau hoặc giữa kim loại với á kim. Tuy nhiên, yếu tố chính của hợp kim đơn thuần vẫn là kim loại.

3.2. Loại phức tạp

Là những hợp kim sở hữu từ hai hay nhiều yếu tố kim loại chính với hai hay nhiều yếu tố phụ. Hợp kim phức tạp sở hữu những ưu điểm nổi trội hơn so với hợp kim đơn thuần thông thường. Chúng sở hữu cơ tính ưa thích với vật liệu phân phối cơ khí, tính kỹ thuật thích hợp. Và chúng cũng sở hữu giá thành thấp hơn nhiều.

Hợp kim phức tạp dễ phân phối hơn do ko cần quá trình khử bỏ những tạp chất triệt để.

4. Ưu điểm của hợp kim so với kim loại

Hợp kim được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ khí nhờ sở hữu những ưu điểm vượt trội như sau:

• Do hợp kim sở hữu đặc tính nổi trội về độ cứng, độ bền cao nên thích hợp sử dụng làm vật liệu phân phối cơ khí.
• Hợp kim sở hữu tính kỹ thuật khác nhau, ưa thích với từng điều kiện gia công đảm bảo cho ra sản phẩm sở hữu năng suất cao.
• Hợp kim dễ phân phối. Vì vậy sở hữu rất nhiều truất phế liệu hợp kim được thu sắm lại sau lúc đã qua sử dụng với giá rất cao.

5. Cách phân biệt hợp kim cứng nhất

Mang một số cách để phân biệt kim loại với hợp kim.

Cách phân biệt hợp kim cứng nhất

5.1. Tính chất cơ học

Là những đặc trưng cơ học biểu thị cho khả năng của kim loại hay hợp kim. Trong đó, ta sở hữu thể phân biệt được những hợp kim thông qua những yếu tố như độ bền. Ngoài ra, những yếu tố khác như độ cứng, độ dẻo và độ va đập cũng được ứng dụng.

5.2. Tính chất vật lý

Đó là những tính chất của kim loại hoặc hợp kim được biểu hiện thông qua những hiện tượng vật lý. Những tính chất vật lý này gồm sở hữu khối lượng riêng, tính nóng chảy, tính giãn nở. Ngoài đó, còn sở hữu những tính chất khác như tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện và khả năng từ tính.

5.3. Tính chất hóa học

Là độ bền của kim loại hay hợp kim lúc sở hữu tác động của những chất hóa học như oxy, axit… Trong đó, tính chất hóa học của kim loại, hợp kim được chia thành những loại sau:

• Tính ăn mòn: độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của môi trường xung quanh.
• Tính chịu nhiệt: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của oxy trong ko khí ở nhiệt độ cao.
• Tính chịu axit: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của những chất axit.

5.4. Tính chất kỹ thuật

Là khả năng thay đổi trạng thái của kim loại, hợp kim lúc sở hữu tác động của kỹ thuật. Gồm sở hữu những tính chất sau:

• Tính đúc: là tính chất được đặc trưng bởi độ chảy, độ co và thiên tích của kim loại.
• Tính hàn: là khả năng tạo thành sự liên kết giữa những phần tử lúc nung chảy chỗ hàn.
• Tính rèn: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại lúc chịu lực tác dụng bên ngoài mà ko bị phá hủy.
• Tính cắt gọt: là khả năng dễ gia công của kim loại hay hợp kim dễ hay khó.

6. Những đặc tính của hợp kim

Những đặc tính của hợp kim thường khác nhiều so với những đặc tính của kim loại.

Cụ thể, một trong những đặc tính vượt trội của hợp kim là độ bền hơn hẳn kim loại. Đặc tính vật lý tuy ko quá khác biệt, nhưng những đặc tính cơ khí của hợp kim thì khác rõ rệt. Ví dụ như độ bền kéo, độ bền cứng, độ cắt, khả năng chống ăn mòn đều tốt hơn hẳn.

7. Ứng dụng của hợp kim

Những hợp kim nhẹ, bền, chịu được nhiệt độ và áp suất cao được tiêu dùng để phân phối vỏ tàu bay. Ngoài ra, còn phân phối vỏ tên lửa, tàu vũ trụ, ô tô…

Những hợp kim sở hữu nhiệt độ nóng chảy thấp được tiêu dùng để phân phối giàn ống dẫn nước chữa cháy.

Những hợp kim sở hữu khả năng chịu nhiệt độ cao, chịu được ma sát to. Chúng được sử dụng làm ống xả trong động cơ phản lực.

Ứng dụng của hợp kim trong phân phối vỏ tàu bay

8. Những phương pháp thử kim loại và hợp kim

Hiện nay, người ta đã tìm ra một số phương pháp thử những tính chất của kim loại và hợp kim.

8.1. Thử kéo

Nhằm thử độ bền kéo của kim loại và hợp kim, trước tiên người ta phân phối mẫu của vật liệu đó. Sau đó, mẫu vật liệu sẽ được kẹp trên máy kéo vạn năng truyền động bằng cơ khí hoặc thủy khí.

Lúc tiến hành kéo, máy sẽ vẽ ra biểu đồ so sánh giữa lực kéo và độ biến dạng của mẫu. Và từ đó máy sẽ cho ra được một biểu đồ xác thực. Biểu đồ sẽ tùy thuộc vào tính chất của vật liệu là kim loại hay hợp kim.

8.2. Thử độ cứng

Mỗi vật liệu sẽ sở hữu một độ cứng khác nhau. Vì vậy, ta sở hữu thể tiêu dùng những phương pháp thử độ cứng để kiểm tra kim loại và hợp kim. Một số phương pháp đo độ cứng như phương pháp Rocvel, phương pháp Brinen, phương pháp đo độ cứng Vicke.

Bằng những phương pháp trên, ta sở hữu thể tìm ra được những loại hợp kim cứng nhất.

8.3. Thử va đập

Nhằm thử độ dai của hợp kim và kim loại, người ta cho va đập trên máy. Bằng lực đập của búa và ở một độ cao ưa thích để phá hủy mẫu kim loại.

9. TOP 10 kim loại – hợp kim cứng nhất thế giới

Trên thế giới xuất hiện nhiều hợp kim, kim loại với nhiều độ cứng khác nhau. Tuy nhiên, sau lúc đã chọn lựa, ta sở hữu high 10 kim loại, hợp kim cứng nhất thế giới sau đây.

9.1. Crom (Cr)

Crom đã được chứng minh là kim loại cứng nhất thế giới ở thời khắc ngày nay. Nó được kiểm tra độ cứng theo thang điểm Mohs là 8,5. Kim loại Cr sở hữu màu xanh và là vật liệu chính trong việc phân phối thép ko gỉ.

Kim loại crom cứng nhất thế giới

Crom cũng nổi tiếng về khả năng từ tính của nó. Do đó nó được ứng dụng để gia công hợp kim khác nhau.

9.2. Vonfram (W)

Xếp ở vị trí thứ 2 là vonfram, kim loại sở hữu độ cứng là 7,5 theo thang điểm Mohs. Kim loại này đứng đầu trong bảng xếp hạng những kim loại sở hữu độ bền kéo và hợp kim cứng nhất. Sở hữu độ bền kéo tối đa lên tới 1510 Megapascals.

Kim loại vonfram

Vonfram còn nổi tiếng với nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong thế giới kim loại. Do đó, vonfram được tiêu dùng làm nguyên vật liệu cho ngành điện tử, phân phối bóng đèn dây tóc. Ngoài ra, nó còn được tiêu dùng để phân phối thiết bị cho quân đội và một số ngành nghề khác.

9.3. Osmi (Os)

Tuy ko phải cứng nhất, nhưng Osmi được nhiều người biết tới là kim loại nặng nhất thế giới. Song song, nó cũng sở hữu nhiệt độ nóng chảy rất cao. Ở trạng thái rắn, nó sở hữu màu trắng xanh giống như kẽm và vững bền với axit.

Kim loại Osmi sở hữu nhiệt độ nóng chảy cao

Đây là thành phần chủ yếu cấu tạo nên đầu ngòi bút hoặc những trụ bản lề dụng cụ. Ngoài đó, Osmi còn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế.

9.4. Titan (Ti)

Với độ cứng theo thang điểm Mohs là 6,0, titan cũng sở hữu một vị trí trong high 10 này. Titan là kim loại sở hữu độ bền tối đa hơn 430 Megapascals.

Dù nó sở hữu tính chất cứng nhưng lại là một trong những kim loại nhẹ nhất. Điều đó đã biến nó trở thành vật liệu lý tưởng để sử dụng trong những ngành công nghiệp. Đặc trưng là ngành công nghiệp cần tới kim loại mạnh nhưng lại sở hữu nhiệt độ nóng chảy cao.

Titan thuộc những hợp kim cứng nhất nhưng lại sở hữu trọng lượng nhẹ

9.5. Sắt (Fe)

Sắt là kim loại thân thuộc vì nó xuất hiện ở khắp mọi nơi trong cuộc sống thường ngày. Với độ cứng là 4,0 theo thang điểm Mohs, sắt cũng là kim loại sở hữu trữ lượng dồi dào. Vì sở hữu độ cứng cao, Sắt thích hợp để phân phối những đồ tiêu dùng thiết bị, nguyên vật liệu cho nhiều ngành nghề. Ngoài ra, truất phế liệu sắt cũng được thu sắm lại với giá rất cao.

Vật liệu sắt thường thấy trong cuộc sống hàng ngày

Kim loại sắt thường được phối hợp với những chất thành hợp kim khác nhằm khắc phục những điểm yếu. Qua đó tạo ra những hợp kim cứng nhất.

9.6. Kim loại siêu cứng từ hợp kim gồm titanium và vàng

Những nhà khoa học tại Mỹ đã thí nghiệm thành công, tìm ra hợp kim cứng nhất từ titan và vàng. Theo BBC, hợp kim vàng – titan này cứng gấp 4 lần titan tinh khiết và được ứng dụng trong y tế. Đặc trưng là trong việc tạo ra những vật liệu cấy ghép y tế sở hữu tuổi thọ dài hơn.

Kim loại từ Titanium và vàng

9.7. Xoàn

Xoàn được biết tới là vật liệu tự nhiên cứng nhất thế giới với khả năng chống trầy xước cao. Tính chất này làm cho xoàn thành vật liệu lý tưởng để đánh bóng, mài cắt vật liệu khác. Nó còn được tiêu dùng cho một số mũi khoan cho nhiều ngành nghề khác nhau.

Xoàn, vật liệu ko thể thiếu trong danh sách những vật liệu cứng nhất

9.8. Silicon Cacbua

Còn sở hữu tên gọi khác là carbonrunđum, là một hợp chất được tạo ra bởi silic và carbon. Vật liệu này tồn tại ở dạng bột và được gia công hàng loạt từ 1893 tiêu dùng để mài mòn. Hạt Silicon Cacbua sở hữu thể liên kết với nhau tạo thành một cấu trúc rất cứng.

Kim loại Carbonrunđum

Chính vì vậy, Silicon cacbua trở thành một trong những hợp kim cứng nhất. Nó được sử dụng rộng rãi trong những ứng dụng đòi hỏi độ bền cao như hệ thống phanh xe.

9.9. Wurtzite boron nitride

Là vật liệu được hình thành trong những vụ phun trào núi lửa. Boron nitride là chất chịu nhiệt và cách nhiệt, là hợp chất boron và nitơ sở hữu công thức hóa học là BN. Theo lý thuyết, loại vật liệu này cứng hơn xoàn 18%.

Vật liệu Wurtzite boron nitride

Wurtzite boron nitride sở hữu kết cấu nối giữa những nguyên tử theo hình khối. Giống với kết cấu nguyên tử ở khối boron nitride và xoàn. Điều này giúp nó góp mặt trong danh sách những hợp kim cứng nhất.

9.10. Lonsdaleite

Do sở hữu cấu trúc giống với xoàn nên nó còn được gọi là lục giác xoàn. Lonsdaleite hình thành lúc thiên thạch chứa than chì va chạm vào Trái Đất. Nhiệt độ và sức ép biến than chì thành xoàn nhưng vẫn giữ hình lục giác graphite của mạng tinh thể.

Lonsdaleite là kim loại – hợp kim cứng hơn xoàn tới 58%, được mệnh danh là vật liệu cứng nhất trên Trái Đất.

Một mảnh Lonsdaleite

Bài viết trên đây đã giảng giải khía cạnh về những loại hợp kim và những hợp kim cứng nhất. Hy vọng bài viết đã giúp ích cho bạn, giúp bạn hiểu thêm về hợp kim kim loại. Cả những đặc điểm, công dụng và tính chất của chúng.

>> Xem thêm: Hướng dẫn làm đồ chơi từ truất phế liệu đã qua sử dụng độc – lạ