Những điều cần biết về Hợp kim cứng nhất và kim loại tự nhiên

phelieutuanloc1
Nov 18, 2020
5 min read

Bài viết này chúng tôi sẽ chỉ ra cho bạn biết kim loại, hợp kim cứng nhất thế giới hiện nay. Tuy nhiên, ở cấp độ thực tế, độ cứng được xác định bởi nhiều đặc tính, vì vậy chúng ta có thể liệt kê thép và các hợp kim của nó nằm trong số các kim loại cứng nhất.

Vậy thì khái niệm về độ cứng là gì? Đó là khả năng của vật liệu để chịu tải bên ngoài mà không bị vỡ. Độ cứng của kim loại phụ thuộc vào nhiều chất lượng và thông số, ví dụ như độ bền kéo và độ bền nén của nó, điểm khi nó biến dạng đúc, điểm biến dạng vĩnh viễn, khả năng chống nứt.

Hợp kim cứng nhất và kim loại tự nhiên

Hợp kim là sản phẩm kết hợp giữa các kim loại khác nhau. Chúng xuất phát từ sự cần thiết phải có kim loại với nhiều đặc tính, bao gồm cả độ cứng khác nhau. Một trong số những hợp kim quan trọng đó là thép, là sự kết hợp của sắt và cacbon. Vậy thì, những kim loại nào được coi là cứng nhất trên thế giới?

Vì độ cứng của kim loại phụ thuộc vào toàn bộ các thuộc tính, nên rất khó để xếp hạng một cách dứt khoát kim loại từ cứng nhất đến mềm nhất. Thang độ cứng của kim loại phụ thuộc vào đặc tính nào là chìa khóa cho một ứng dụng nhất định.

Thép và hợp kim của nó

Thép là hợp kim cứng của sắt và cacbon với các phụ gia của các nguyên tố khác, bao gồm silicon, mangan, vanadi, niobi. Các kỹ thuật hợp kim khác nhau có thể giúp sản xuất thép với các đặc tính hoàn toàn khác nhau.

Do đó, thép cacbon cao là hợp kim sắt có hàm lượng cacbon cao. Nó cứng, tương đối rẻ, bền và tốt để gia công kim loại. Một số hạn chế bao gồm khả năng cứng kém và khả năng chịu nhiệt thấp, khiến thép cacbon cao nhạy cảm với môi trường ăn mòn.

Ứng dụng: sản xuất dụng cụ, các bộ phận của máy móc và các cơ cấu phức tạp, các phần tử kết cấu kim loại . Một điều kiện quan trọng trước cho các ứng dụng này là môi trường không bị ăn mòn.

Thép với hợp kim của sắt và niken là một trong những hợp chất cứng nhất. Trong khi có một số biến thể của nó, thép cacbon hợp kim với niken thường làm tăng điểm chảy của hợp kim.

Ứng dụng: hợp kim dựa trên niken được sử dụng trong một số loại lò phản ứng hạt nhân mạnh mẽ như một lớp vỏ bảo vệ nhiệt độ cao để giữ cho các thanh uranium không bị ăn mòn.

Thép không gỉ là hợp kim chống ăn mòn của thép, crom và mangan với điểm chảy lên đến 1.560 MPa và độ bền kéo lên đến 1.600 MPa. Cũng giống như mọi loại thép khác, hợp kim này có khả năng chống va đập cao và nằm ở giữa thang độ cứng Mohs.

Ứng dụng: là vật liệu chống ăn mòn, thép không gỉ được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm công nghiệp hóa dầu, kỹ thuật nặng , xây dựng, sản xuất điện, đóng tàu, công nghiệp thực phẩm và thiết bị gia dụng.

Hợp kim cực cứng

Hợp kim với cacbua vonfram, titan hoặc tantali ở lõi có độ cứng mà ngay cả chiếc búa của Thor cũng không thể sánh được.

Titan là một kim loại tự nhiên thường được giới truyền thông và các nhà làm phim gọi là vật liệu siêu cứng. Tỷ lệ sức mạnh-trọng lượng của nó gần như gấp đôi so với hợp kim thép. Tỷ lệ độ bền kéo trên tỷ trọng của nó là cao nhất trong số tất cả các kim loại, đánh bại vonfram, tuy nhiên, đạt điểm cao hơn titan trên thang Mohs. Điều đó nói rằng, hợp kim titan bền và nhẹ.

Ứng dụng: titan và các hợp kim của nó thường được sử dụng trong kỹ thuật hàng không vũ trụ để mạ tàu vũ trụ, thùng nhiên liệu và các bộ phận của động cơ phản lực. Nó cũng phổ biến trong đóng tàu, xây dựng đường ống cho môi trường ăn mòn và như một vật liệu khung.

Là kim loại tự nhiên có độ bền kéo cao nhất, vonfram thường được kết hợp với thép và các kim loại khác để tạo ra những hợp kim thậm chí còn bền hơn. Tuy nhiên, vonfram rất giòn và dễ bị phá hủy khi va chạm, đó là một số nhược điểm của nó.

Ứng dụng: vonfram được sử dụng trong ngành công nghiệp thép để làm thép xử lý hợp kim và các hợp kim khác nhau, trong kỹ thuật điện cho các phần tử thiết bị chiếu sáng, trong kỹ thuật máy bay và hạng nặng, cũng như trong kỹ thuật vũ trụ và công nghiệp hóa chất. Vonfram và hợp kim cacbon (cacbua vonfram) được tìm thấy trong các công cụ cắt, chẳng hạn như dao và cưa vòng, cũng như trong các bộ phận hoạt động bền bỉ của thiết bị khai thác và con lăn.

Tantali mang lại ba lợi ích cùng một lúc: cứng, đặc và chống ăn mòn. Nó thuộc về kim loại nóng chảy cao, giống như vonfram.

Ứng dụng: tantali được sử dụng để chế tạo thiết bị điện tử và thiết bị ngưng tụ hạng nặng cho máy tính cá nhân, điện thoại thông minh, máy ảnh và thiết bị điện tử ô tô.

Hợp kim sáng tạo

Có những hợp kim mặc dù mới được khám phá gần đây nhưng đã được công nhận nhờ các đặc tính ưu việt của chúng và được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật hàng không vũ trụ và ngành y tế.

Aluminide titan là hợp kim của titan và nhôm chịu được nhiệt độ cao và ăn mòn nhưng khá giòn và thiếu tính đúc. Tuy nhiên, nó đã được chứng minh là hữu ích trong việc sản xuất các lớp phủ bảo vệ đặc biệt.

Hợp kim titan và vàng là một vật liệu độc đáo khác được phát triển cách đây vài năm bởi một nhóm các nhà khoa học từ các trường đại học Hoa Kỳ. Thách thức quan trọng mà các nhà khoa học này đang giải quyết là tạo ra một thứ mạnh hơn titan có thể được sử dụng cho các bộ phận giả y tế tiếp xúc với mô sinh học. Phục hình bằng titan, mặc dù bền, nhưng hao mòn tương đối nhanh, cần thay thế sau mỗi mười năm. Mặt khác, hợp kim titan và vàng lại có độ bền gấp 4 lần các hợp kim hiện đang được sử dụng trong các bộ phận giả.

Mong rằng những chia sẻ trên của chúng tôi sẽ giúp bạn biết được những kiến thức hữu ích về hợp kim cứng nhất. Bạn có thể tiếp tục theo dõi những bài chia sẻ hay tại https://phelieutuanloc.net/ nhé!