Introduction[edit]Liquid bronze, be

Introduction[edit]

Liquid bronze, being poured into molds during casting.

A brass lamp.
An alloy is a mixture of either pure or fairly pure chemical elements, which forms an impure substance (admixture) that retains the characteristics of a metal. An alloy is distinct from an impure metal, such as wrought iron, in that, with an alloy, the added impurities are usually desirable and will typically have some useful benefit. Alloys are made by mixing two or more elements; at least one of which being a metal. This is usually called the primary metal or the base metal, and the name of this metal may also be the name of the alloy. The other constituents may or may not be metals but, when mixed with the molten base, they will be soluble, dissolving into the mixture.

When the alloy cools and solidifies (crystallizes), its mechanical properties will often be quite different from those of its individual constituents. A metal that is normally very soft and malleable, such as aluminium, can be altered by alloying it with another soft metal, like copper. Although both metals are very soft and ductile, the resulting aluminium alloy will be much harder and stronger. Adding a small amount of non-metallic carbon to iron produces an alloy called steel. Due to its very-high strength and toughness (which is much higher than pure iron), and its ability to be greatly altered by heat treatment, steel is one of the most common alloys in modern use. By adding chromium to steel, its resistance to corrosion can be enhanced, creating stainless steel, while adding silicon will alter its electrical characteristics, producing silicon steel.

Although the elements usually must be soluble in the liquid state, they may not always be soluble in the solid state. If the metals remain soluble when solid, the alloy forms a solid solution, becoming a homogeneous structure consisting of identical crystals, called a phase. If the mixture cools and the constituents become insoluble, they may separate to form two or more different types of crystals, creating a heterogeneous microstructure of different phases. However, in other alloys, the insoluble elements may not separate until after crystallization occurs. These alloys are called intermetallic alloys because, if cooled very quickly, they first crystallize as a homogeneous phase, but they are supersaturated with the secondary constituents. As time passes, the atoms of these supersaturated alloys separate within the crystals, forming intermetallic phases that serve to reinforce the crystals internally.

Some alloys occur naturally, such as electrum, which is an alloy that is native to Earth, consisting of silver and gold. Meteorites are sometimes made of naturally-occurring alloys of iron and nickel, but are not native to the Earth. One of the first alloys made by humans was bronze, which is made by mixing the metals tin and copper. Bronze was an extremely useful alloy to the ancients, because it is much stronger and harder than either of its components. Steel was another common alloy. However, in ancient times, it could only be created as an accidental byproduct from the heating of iron ore in fires (smelting) during the manufacture of iron. Other ancient alloys include pewter, brass and pig iron. In the modern age, steel can be created in many forms. Carbon steel can be made by varying only the carbon content, producing soft alloys like mild steel or hard alloys like spring steel. Alloy steels can be made by adding other elements, such as molybdenum, vanadium or nickel, resulting in alloys such as high-speed steel or tool steel. Small amounts of manganese are usually alloyed with most modern-steels because of its ability to remove unwanted impurities, like phosphorus, sulfur and oxygen, which can have detrimental effects on the alloy. However, most alloys were not created until the 1900s, such as various aluminium, titanium, nickel, and magnesium alloys. Some modern superalloys, such as incoloy, inconel, and hastelloy, may consist of a multitude of different components.

Terminology[edit]

A gate valve, made from Inconel.
The term alloy is used to describe a mixture of atoms in which the primary constituent is a metal. The primary metal is called the base, the matrix, or the solvent. The secondary constituents are often called solutes. If there is a mixture of only two types of atoms, not counting impurities, such as a copper-nickel alloy, then it is called a binary alloy. If there are three types of atoms forming the mixture, such as iron, nickel and chromium, then it is called a ternary alloy. An alloy with four constituents is a quaternary alloy, while a five-part alloy is termed a quinary alloy. Because the percentage of each constituent can be varied, with any mixture the entire range of possible variations is called a system. In this respect, all of the various forms of an alloy containing only two constituents, like iron and carbon, is called a binary system, while all of the alloy combinations possible with a ternary alloy, such as alloys of iron, carbon and chromium, is called a ternary system.[2]

Although an alloy is an impure metal, when referring to alloys, the term "impurities" usually denotes those elements which are not desired. These impurities are often found in the base metals or the solutes, but they may also be introduced during the alloying process. For instance, sulfur is a common impurity in steel. Sulfur combines readily with iron to form iron sulfide, which is very brittle, creating weak spots in the steel.[3] Lithium, sodium and calcium are common impurities in aluminium alloys, which can have adverse effects on the structural integrity of castings. Conversely, otherwise pure-metals that simply contain unwanted impurities are often called "impure metals" and are not usually referred to as alloys. Oxygen, present in the air, readily combines with most metals to form metal oxides; especially at higher temperatures encountered during alloying. Great care is often taken during the alloying process to remove excess impurities, using fluxes, chemical additives, or other methods of extractive metallurgy.[4]

In practice, some alloys are used so predominantly with respect to their base metals that the name of the primary constituent is also used as the name of the alloy. For example, 14 karat gold is an alloy of gold with other elements. Similarly, the silver used in jewelry and the aluminium used as a structural building material are also alloys.

The term "alloy" is sometimes used in everyday speech as a synonym for a particular alloy. For example, automobile wheels made of an aluminium alloy are commonly referred to as simply "alloy wheels", although in point of fact steels and most other metals in practical use are also alloys.

Theory[edit]
Alloying a metal is done by combining it with one or more other metals or non-metals that often enhance its properties. For example, steel is stronger than iron, its primary element. The physical properties, such as density, reactivity, Young's modulus, and electrical and thermal conductivity, of an alloy may not differ greatly from those of its elements, but engineering properties such as tensile strength[5] and shear strength may be substantially different from those of the constituent materials. This is sometimes a result of the sizes of the atoms in the alloy, because larger atoms exert a compressive force on neighboring atoms, and smaller atoms exert a tensile force on their neighbors, helping the alloy resist deformation. Sometimes alloys may exhibit marked differences in behavior even when small amounts of one element are present. For example, impurities in semiconducting ferromagnetic alloys lead to different properties, as first predicted by White, Hogan, Suhl, Tian Abrie and Nakamura.[6][7] Some alloys are made by melting and mixing two or more metals. Bronze, an alloy of copper and tin, was the first alloy discovered, during the prehistoric period now known as the bronze age; it was harder than pure copper and originally used to make tools and weapons, but was later superseded by metals and alloys with better properties. In later times bronze has been used for ornaments, bells, statues, and bearings. Brass is an alloy made from copper and zinc.

Unlike pure metals, most alloys do not have a single melting point, but a melting range in which the material is a mixture of solid and liquid phases. The temperature at which melting begins is called the solidus, and the temperature when melting is just complete is called the liquidus. However, for most alloys there is a particular proportion of constituents (in rare cases two)—the eutectic mixture—which gives the alloy a unique melting point.

Heat-treatable alloys[edit]

Allotropes of iron, (alpha iron and gamma iron) showing the differences in atomic arrangement.

Photomicrographs of steel. The top photo shows annealed (slowly cooled) steel, which forms a heterogeneous, lamellar microstructure, called pearlite, consisting of the phases cementite (light) and ferrite (dark). The bottom photo is quenched (quickly cooled) steel, in which the carbon remains trapped within the martensite crystals, creating internal stresses.
Alloys are often made to alter the mechanical properties of the base metal, to induce hardness, toughness, ductility, or other desired properties. Most metals and alloys can be work hardened by creating defects in their crystal structure. These defects are created during plastic deformation, such as hammering or bending, and are permanent unless the metal is recrystallized. However, some alloys can also have their properties altered by heat treatment. Nearly all metals can be softened by annealing, which recrystallizes the alloy and repairs the defects, but not as many can be hardened by controlled heating and cooling. Many alloys of aluminium, copper, magnesium, titanium, and nickel can be strengthened to some degree by some method of heat treatment, but few resp

Kết quả (Việt) 1:

Giới thiệu [chỉnh sửa]

đồng chất lỏng, được đổ vào khuôn mẫu trong đúc.

một đèn đồng thau.
hợp kim là hỗn hợp của nguyên tố hóa học tinh khiết hoặc khá tinh khiết, tạo thành một chất không tinh khiết (hỗn hợp) mà vẫn giữ các đặc tính của một kim loại. Hợp kim là khác biệt với một kim loại không tinh khiết, chẳng hạn như wrought sắt, trong đó, với một hợp kim, Các tạp chất bổ sung thường mong muốn và thường sẽ có một số lợi ích hữu ích. Hợp kim của chúng được thực hiện bằng cách trộn hai hoặc nhiều yếu tố; ít nhất một mà là một kim loại. Điều này thường được gọi là kim loại chính hoặc kim loại cơ sở, và tên của kim loại này có thể cũng là tên của hợp kim. Các thành phần khác có thể hoặc có thể không có kim loại nhưng, khi pha trộn với các cơ sở nóng chảy, họ sẽ được hòa tan, hòa tan vào hỗn hợp.

khi hợp kim nguội đi và rắn lại (kết tinh), tính chất cơ học của nó thường sẽ khá khác nhau từ những người của các thành phần riêng lẻ. Một kim loại thường rất mềm và tánh dể sai khiến, chẳng hạn như nhôm, có thể được thay đổi bởi tạo hợp kim với một kim loại mềm, như đồng. Mặc dù cả hai kim loại rất mềm và dễ uốn, hợp kim nhôm kết quả sẽ nhiều khó khăn hơn và mạnh mẽ hơn. Thêm một số tiền nhỏ của phi kim loại carbon để sắt sản xuất một hợp kim gọi là thép. Do rất thấp sức mạnh và độ dẻo dai (đó là cao hơn nhiều so với tinh khiết sắt), và khả năng được rất nhiều thay đổi bằng cách xử lý nhiệt, thép là một trong các hợp kim phổ biến nhất sử dụng hiện đại. Bằng cách thêm Crom thép, của nó khả năng chống ăn mòn có thể được tăng cường, tạo thép không gỉ, trong khi thêm silicon sẽ làm thay đổi các đặc tính điện, sản xuất thép silic.

mặc dù các yếu tố thường phải được hòa tan trong trạng thái lỏng, họ có thể không luôn luôn được hòa tan trong trạng thái rắn. Nếu các kim loại vẫn hòa tan khi rắn, hợp kim tạo thành một dung dịch rắn, trở thành một cấu trúc đồng nhất bao gồm các tinh thể giống hệt nhau, được gọi là một giai đoạn. Nếu hỗn hợp nguội đi và trở thành các thành phần không hòa tan, họ có thể tách thành hai hoặc nhiều loại khác nhau của tinh thể, tạo ra một microstructure không đồng nhất của giai đoạn khác nhau. Tuy nhiên, trong các hợp kim khác, các yếu tố không hòa tan có thể không riêng biệt cho đến sau khi xảy ra sự kết tinh. Các hợp kim của chúng được gọi là khoáng vật hợp kim bởi vì, nếu làm mát bằng nước rất nhanh chóng, họ lần đầu tiên tinh như là một giai đoạn đồng nhất, nhưng họ đang supersaturated với các thành phần phụ. Như vượt qua thời gian, các nguyên tử của các hợp kim supersaturated riêng biệt trong các tinh thể, hình thành các khoáng vật giai đoạn nhằm mục đích củng cố các tinh thể bên trong.

một số hợp kim xảy ra tự nhiên, chẳng hạn như electrum, đó là một hợp kim có nguồn gốc trái đất, bao gồm bạc và vàng. Thiên thạch đôi khi được làm bằng tự nhiên xảy ra các hợp kim của sắt và niken, nhưng không có nguồn gốc từ trái đất. Một trong các hợp kim đầu tiên được thực hiện bởi con người là đồng, được thực hiện bằng cách trộn các kim loại thiếc và đồng. Đồng là một hợp kim vô cùng hữu ích để người cổ đại, bởi vì nó là nhiều mạnh mẽ hơn và khó khăn hơn hơn so với một thành phần của nó. Thép là một phổ biến hợp. Tuy nhiên, trong thời cổ đại, nó có thể chỉ được tạo ra như là một sản phẩm phụ do tai nạn từ sưởi ấm của quặng sắt trong đám cháy (nóng chảy) trong sản xuất sắt. Hợp kim cổ đại khác bao gồm thiếc, đồng và gang. Trong thời đại hiện đại, thép có thể được tạo ra bằng nhiều hình thức. Thép carbon có thể được thực hiện bằng cách thay đổi chỉ là nội dung cacbon, sản xuất các hợp kim mềm như thép nhẹ hoặc hợp kim cứng như lò xo thép. Thép hợp kim có thể được thực hiện bằng cách thêm các yếu tố khác, chẳng hạn như molypden, vanadi hoặc niken, kết quả là hợp kim như tốc độ cao bằng thép hoặc thép công cụ. Một lượng nhỏ mangan được sửa hợp kim thường vì khả năng của mình để loại bỏ các tạp chất không mong muốn, như phốt pho, lưu huỳnh và oxy, mà có thể có tác động bất lợi hợp kim, với hầu hết hiện đại-thép. Tuy nhiên, hầu hết các hợp kim đã không được tạo ra cho đến những năm 1900, chẳng hạn như các nhôm, Titan, niken, và magiê các hợp kim. Một số superalloys hiện đại, chẳng hạn như incoloy, inconel, và Hastenlloy, có thể bao gồm một vô số các thành phần khác nhau.

thuật ngữ [chỉnh sửa]

Van, làm từ Inconel.
hợp kim thuật ngữ được sử dụng để mô tả một hỗn hợp của các nguyên tử trong đó thành phần chính là một kim loại. Kim loại chính được gọi là các cơ sở, Ma trận, hoặc dung môi. Các thành phần phụ thường được gọi là solutes. Nếu có là một hỗn hợp của chỉ có hai loại của các nguyên tử, không kể tạp chất, chẳng hạn như một hợp kim đồng-niken, sau đó nó được gọi là một hợp kim nhị phân. Nếu ba loại của các nguyên tử tạo thành hỗn hợp, chẳng hạn như sắt, niken và crôm, sau đó nó được gọi là một hợp kim cả. Hợp kim với bốn thành phần là một hợp kim Đệ tứ, trong khi một hợp kim năm-một phần được gọi là một hợp kim có. Bởi vì tỷ lệ phần trăm của mỗi thành phần có thể khác nhau, với bất kỳ hỗn hợp toàn bộ phạm vi của các biến thể có thể được gọi là một hệ thống. Trong sự tôn trọng này, tất cả các hình thức khác nhau của một hợp kim có chứa chỉ có hai thành phần, như sắt và cacbon, được gọi là một hệ thống nhị phân, trong khi tất cả các kết hợp hợp kim có thể với một hợp kim cả, chẳng hạn như các hợp kim của sắt, cacbon và crôm, được gọi là một hệ thống cả.[2]

mặc dù hợp kim là một kim loại không tinh khiết, khi đề cập đến hợp kim, thuật ngữ "tạp chất" thường là bắt những yếu tố mà không mong muốn. Các tạp chất thường được tìm thấy trong các kim loại cơ bản hoặc các solutes, nhưng họ cũng có thể được giới thiệu trong quá trình tạo. Ví dụ, lưu huỳnh là một tạp chất phổ biến trong thép. Lưu huỳnh kết hợp dễ dàng với sắt để hình thức sulfua sắt, mà là rất giòn, tạo ra điểm yếu trong thép.[3] liti, natri và canxi là các tạp chất phổ biến trong các hợp kim nhôm, có thể có tác dụng trên sự toàn vẹn cấu trúc của đúc. Ngược lại, nếu không tinh khiết kim loại mà chỉ đơn giản là chứa tạp chất không mong muốn được thường được gọi là "không tinh khiết kim loại" và được không thường được gọi là hợp kim. Oxy, hiện diện trong không khí, dễ dàng kết hợp với hầu hết các kim loại để hình thức oxit kim loại; đặc biệt là ở nhiệt độ cao hơn gặp phải trong quá trình tạo hợp kim. Chăm sóc tuyệt vời thường được dùng trong quá trình tạo để loại bỏ các tạp chất dư thừa, bằng cách sử dụng chất, phụ gia hóa chất, hoặc các phương pháp luyện kim khai khoáng.[4]

trong thực tế, một số hợp kim được sử dụng như vậy chủ yếu đối với kim loại cơ bản của họ rằng tên của các thành phần chính cũng được sử dụng như là tên của hợp kim. Ví dụ, 14 karat vàng là một hợp kim vàng với các yếu tố khác. Tương tự như vậy, bạc được sử dụng trong trang sức và nhôm được sử dụng như là một cấu trúc vật liệu xây dựng cũng là hợp kim.

thuật ngữ "hợp kim" đôi khi được sử dụng trong bài phát biểu hàng ngày như một từ đồng nghĩa cho một hợp kim đặc biệt. Ví dụ, xe ô tô bánh xe bằng hợp kim nhôm được thường được gọi là chỉ đơn giản là "bánh xe hợp kim", mặc dù trong điểm của thực tế thép và hầu hết các kim loại khác thực tế sử dụng cũng hợp kim.

lý thuyết [chỉnh sửa]
tạo hợp kim kim loại được thực hiện bằng cách kết hợp nó với một hoặc nhiều các kim loại hoặc phi kim thường tăng cường các thuộc tính của nó. Ví dụ, thép là mạnh hơn sắt, yếu tố chính của nó. Các tính chất vật lý, chẳng hạn như mật độ, phản ứng, trẻ của mô đun, và độ dẫn điện và nhiệt, một hợp kim có thể không khác biệt đáng kể từ những người của các yếu tố, nhưng các đặc tính kỹ thuật chẳng hạn như căng sức mạnh [5] và cắt cạnh sức mạnh có thể là đáng kể khác nhau từ những người của các tài liệu thành phần. Điều này đôi khi là kết quả của các kích thước của các nguyên tử trong hợp kim, bởi vì các nguyên tử lớn hơn phát huy một lực lượng nén trên nguyên tử lân cận, và nguyên tử nhỏ hơn phát huy một lực lượng độ bền kéo trên hàng xóm của họ, giúp đỡ hợp kim chống lại biến dạng. Đôi khi các hợp kim có thể triển lãm đánh dấu sự khác biệt trong hành vi ngay cả khi một lượng nhỏ của một nguyên tố có mặt. Ví dụ, các tạp chất trong các hợp kim sắt từ semiconducting dẫn đến đặc tính khác nhau, là lần đầu tiên được dự đoán bởi màu trắng, Hogan, Suhl, Tian Abrie và Nakamura.[6][7] một số hợp kim được thực hiện bởi tan và pha trộn hai hoặc nhiều kim loại. Đồng, một hợp kim của đồng và thiếc, là hợp đầu tiên phát hiện ra, trong giai đoạn tiền sử bây giờ được gọi là thời đại đồ đồng; nó là khó khăn hơn so với đồng nguyên chất và ban đầu được sử dụng để làm công cụ và vũ khí, nhưng sau đó được thay thế bằng kim loại và hợp kim với các thuộc tính tốt hơn. Trong thời gian sau đó đồng đã được sử dụng cho đồ trang trí, chuông, tượng và vòng bi. Đồng thau là một hợp kim được làm từ đồng và kẽm.

không giống như tinh khiết kim loại, hầu hết các hợp kim không có điểm nóng chảy duy nhất, nhưng một loạt chảy trong đó vật liệu là một hỗn hợp của giai đoạn rắn và chất lỏng. Nhiệt độ lúc tan chảy mà bắt đầu được gọi là nảy, và nhiệt độ khi nóng chảy là chỉ hoàn thành được gọi là các liquidus. Tuy nhiên, Đối với hầu hết các hợp kim có là một phần cụ thể của các thành phần (trong trường hợp hiếm hoi hai) — hỗn hợp eutecti — đó cung cấp cho hợp kim một điểm nóng chảy độc đáo.

có thể điều trị nhiệt hợp kim [chỉnh sửa]

dạng thù hình của sắt, (alpha sắt và gamma sắt) cho thấy sự khác biệt trong nguyên tử sắp xếp.

Photomicrographs thép. Hàng đầu hình ảnh cho thấy annealed thép (chậm làm mát bằng), trong đó tạo thành một không đồng nhất, dạng microstructure, được gọi là pearlite, bao gồm các giai đoạn cementite (ánh sáng) và ferrit (tối). Những hình ảnh dưới cùng là quenched thép (một cách nhanh chóng làm mát bằng), trong đó các-bon vẫn còn bị mắc kẹt trong các tinh thể mactensit, tạo ra căng thẳng nội bộ.
hợp kim thường được thực hiện để thay đổi các tính chất cơ học của kim loại cơ sở, để tạo ra độ cứng, độ dẻo dai, độ dẻo, hoặc khác tài sản mong muốn. Hầu hết các kim loại và hợp kim có thể làm việc cứng bằng cách tạo ra lỗi trong cấu trúc tinh thể của họ. Các lỗi được tạo ra trong thời gian biến dạng nhựa, chẳng hạn như búa hoặc bẻ cong, và là vĩnh viễn trừ khi kim loại được tái kết tinh. Tuy nhiên, một số hợp kim có thể cũng có tài sản của họ thay đổi bởi xử lý nhiệt. Gần như tất cả kim loại có thể được làm mềm bằng cách làm cho deo, mà recrystallizes hợp kim và sửa chữa các khiếm khuyết, nhưng không phải là nhiều có thể được cứng bằng cách kiểm soát hệ thống sưởi và làm mát. Nhiều hợp kim của nhôm, đồng, magiê, Titan, và niken có thể được tăng cường một số mức độ của một số phương pháp xử lý nhiệt, nhưng vài resp