Kim loại màu Cấu trúc, chủng loại, đặc điểm

các kim loại màu tất cả họ là những người thiếu hoặc có lượng sắt không đáng kể. Chúng, với tỷ lệ khối lượng khác nhau, được sử dụng để tạo ra các hợp kim thể hiện tính chất vật lý tốt hơn so với các kim loại riêng lẻ.

Do đó, cấu trúc tinh thể và tương tác kim loại của nó là nền tảng của các ứng dụng của hợp kim không chứa sắt. Tuy nhiên, những kim loại nguyên chất này tìm thấy ít sử dụng hơn vì chúng rất nhạy cảm và phản ứng. Vì lý do này, chúng hoạt động tốt nhất như là một cơ sở và phụ gia cho hợp kim.

Đồng là một hợp kim màu; Nó bao gồm chủ yếu là hỗn hợp vàng của đồng và thiếc (bức tượng trong hình trên). Đồng trong hợp kim oxy hóa và tạo thành CuO, một hợp chất làm đen bề mặt vàng của nó. Trong môi trường ẩm ướt, CuO hydrat hóa và hấp thụ carbon dioxide và muối để tạo thành các hợp chất màu xanh lam.

Ví dụ, Tượng Nữ thần Tự do được phủ bằng các lớp cacbonat đồng (CuCO₃) được gọi là patina. Nói chung, tất cả các kim loại đều bị oxy hóa. Tùy thuộc vào sự ổn định của các oxit của chúng, chúng bảo vệ ở mức độ lớn hơn hoặc thấp hơn các hợp kim chống ăn mòn và các yếu tố bên ngoài.

Chỉ số

• 1 cấu trúc
  • 1.1 Nhỏ gọn hình lục giác (hcp)
  • 1.2 Khối nhỏ gọn (ccp)
  • 1.3 Khối lập phương tập trung vào cơ thể (bcc)
• 2 loại
• 3 Đặc điểm và tính chất
• 4 ví dụ
  • 4.1 Đồng
  • 4.2 Nhôm
  • 4.3 Kẽm và magiê
  • 4.4 Titan
  • 4.5 Siêu phẩm
• 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Sắt chỉ là một trong tất cả các kim loại trong tự nhiên, vì vậy cấu trúc và hợp kim của kim loại màu đa dạng hơn.

Tuy nhiên, trong điều kiện bình thường, hầu hết các kim loại có ba cấu trúc tinh thể được thiết lập bởi các liên kết kim loại của chúng: lục giác nhỏ gọn (hcp), khối nhỏ gọn (ccp) và khối trung tâm trong cơ thể (bcc).

Lục giác nhỏ gọn (hcp)

Trong cấu trúc này, các nguyên tử kim loại được đóng gói dưới dạng lăng kính lục giác, tận dụng mọi khoảng trống.

Trong tất cả các cấu trúc thì đây là mật độ dày nhất, vì vậy có thể dự đoán rằng theo cùng một cách là các kim loại sở hữu nó. Trong đó, tất cả các nguyên tử được bao quanh bởi mười hai người hàng xóm.

Ví dụ

- Titan (Ti).

- Kẽm (Zn).

- Magiê (Mg).

- Cadmium (Cd).

- Coban (Co).

- Ruthenium (Ru).

- Osmio (Os).

- Kim loại kiềm thổ (ngoại trừ bari và francium).

Khối nhỏ gọn (ccp)

Cấu trúc tinh thể này ít đậm đặc hơn hcp và trong đó mỗi nguyên tử được bao quanh bởi mười hai nước láng giềng.

Ở đây, các kẽ (khoảng trống) lớn hơn trong trường hợp hcp, vì vậy những kim loại này có thể chứa trong các phân tử và các nguyên tử nhỏ (như hydro phân tử, H₂).

Ví dụ

- Nhôm (Al).

- Niken (Ni).

- Bạc (Ag).

- Đồng (Cu).

- Vàng (Âu).

- Đỗ quyên (Rh).

- Iridium (Đi).

Khối trung tâm trên cơ thể (bcc)

Trong ba cấu trúc, đây là cấu trúc nhỏ nhất và nhỏ gọn nhất, đồng thời là cấu trúc thể hiện các kẽ của khối lượng cao hơn.

Do đó, nó dễ dàng chứa các phân tử và nguyên tử nhỏ hơn. Tương tự như vậy, trong khối này, mỗi nguyên tử được bao quanh bởi tám hàng xóm.

Ví dụ

- Vanadi (V).

- Niobi (Nb).

- Chrome (Cr).

- Kim loại kiềm.

- Vonfram (W).

Ngoài ra, có các cấu trúc khác, chẳng hạn như khối đơn giản và các cấu trúc phức tạp khác bao gồm các mảng ít đậm đặc hơn hoặc bị biến dạng của ba mảng đầu tiên. Tuy nhiên, các cấu trúc tinh thể trên chỉ áp dụng cho kim loại nguyên chất.

Trong điều kiện tạp chất, áp suất và nhiệt độ cao, các sắp xếp này bị biến dạng và khi chúng là thành phần của hợp kim, chúng tương tác với các kim loại khác để tạo ra cấu trúc kim loại mới.

Trong thực tế, kiến ​​thức và thao tác chính xác của các sắp xếp này cho phép thiết kế và chế tạo hợp kim với các tính chất vật lý mong muốn cho một mục đích cụ thể.

Các loại

Nói một cách rất chung chung, kim loại màu có thể được phân thành ba loại: nặng (chì), nhẹ (đồng và nhôm) và siêu nhẹ (magiê). Đổi lại, chúng được chia thành hai lớp con: những lớp có điểm nóng chảy trung bình và những lớp có điểm nóng chảy cao.

Các loại kim loại màu khác tương ứng với kim loại quý (hoặc quý). Ví dụ trong số này là các kim loại có cấu trúc ccp (ngoại trừ nhôm, niken và các loại khác).

Tương tự như vậy, kim loại đất hiếm được coi là không chứa sắt (xeri, samarium, scandium, yttri, thulium, gadolinium, v.v.). Cuối cùng, kim loại phóng xạ cũng được tính là không chứa sắt (polonium, plutonium, radium, francium, astatine, radon, v.v.). 

Đặc điểm và tính chất

Mặc dù các đặc tính và tính chất của kim loại khác nhau ở trạng thái nguyên chất và trong hợp kim, chúng thể hiện tính tổng quát giúp phân biệt chúng với kim loại màu:

- Chúng dễ uốn và dẫn điện và nhiệt tuyệt vời.

- Họ ít bị ảnh hưởng bởi các phương pháp xử lý nhiệt.

- Chúng có sức đề kháng cao hơn chống lại quá trình oxy hóa và ăn mòn.

- Chúng không thể hiện quá nhiều chủ nghĩa ưu việt, cho phép chúng là vật liệu được sử dụng cho các ứng dụng điện tử.

- Quy trình sản xuất của nó dễ dàng hơn, bao gồm đúc, hàn, rèn và cán.

- Họ có màu sắc hấp dẫn hơn, vì vậy họ tìm thấy sử dụng như các yếu tố trang trí; Ngoài ra, chúng ít đậm đặc hơn.

Một số nhược điểm của nó so với kim loại màu là: sức đề kháng thấp, chi phí cao, nhu cầu thấp hơn và sự phong phú về khoáng vật học thấp hơn.

Ví dụ

Trong ngành luyện kim có nhiều lựa chọn trong sản xuất kim loại và hợp kim màu; Phổ biến nhất là: siêu hợp kim đồng, nhôm, kẽm, magiê, titan và niken.

Đồng

Đồng đã được sử dụng cho nhiều ứng dụng do các đặc tính có lợi của nó, chẳng hạn như độ dẫn nhiệt và điện cao..

Nó có khả năng chống, dễ uốn và dễ uốn, vì vậy nó có thể thu được từ nhiều thiết kế thực tế này: từ ống dẫn đến lọ và tiền xu. Nó cũng đã được sử dụng trong việc gia cố keel của thuyền, và được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp điện.

Mặc dù ở trạng thái tinh khiết, nó rất mềm, nhưng hợp kim của nó (giữa đồng và đồng) có khả năng chống chịu cao hơn và được bảo vệ bởi các lớp Cu₂O (oxit đỏ).

Nhôm

Nó là một kim loại được coi là ánh sáng do mật độ thấp của nó; Nó có độ dẫn nhiệt và điện cao, và có khả năng chống ăn mòn nhờ lớp phủ Al₂Ôi₃ bảo vệ bề mặt của nó.

Với đặc tính của nó, nó là một kim loại lý tưởng, đặc biệt là trong ngành hàng không, trong ngành công nghiệp ô tô và xây dựng, trong số những ngành khác.

Kẽm và magiê

Hợp kim kẽm (như KAYEM, với 4% nhôm và 3% đồng theo khối lượng) được sử dụng để sản xuất các vật đúc phức tạp. Nó được dành cho các công trình xây dựng và kỹ thuật.

Trong trường hợp magiê, hợp kim của nó có ứng dụng trong kiến ​​trúc, cũng như vỏ xe đạp, lan can cầu và các cấu trúc hàn..

Nó cũng được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ, trong các máy móc tốc độ cao và trong các thiết bị vận tải.

Titan

Titan hình thành hợp kim nhẹ. Chúng siêu bền, và được bảo vệ khỏi sự ăn mòn bởi một lớp TiO₂. Khai thác của nó là đắt tiền và có cấu trúc tinh thể bcc trên 882 ° C.

Ngoài ra, nó là tương thích sinh học, đó là lý do tại sao nó có thể được sử dụng làm vật liệu cho cấy ghép y tế và cấy ghép. Ngoài ra, titan và hợp kim của nó có mặt trong máy móc, hải quân, linh kiện phản lực và lò phản ứng hóa học.

Siêu phẩm

Superalloys là các pha rắn rất bền bao gồm niken (như kim loại cơ bản) hoặc coban.

Chúng được sử dụng làm van trong tuabin và động cơ máy bay, trong các vật liệu cho các lò phản ứng chịu được các phản ứng hóa học mạnh mẽ và trong các thiết bị trao đổi nhiệt.

Tài liệu tham khảo

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Lý thuyết sản xuất kim loại màu và hợp kim. Đại học kỹ thuật Ostrava.
2. Tiến sĩ C. Ergun. Hợp kim màu. Truy cập ngày 21 tháng 4 năm 2018, từ: users.fs.cvut.cz
3. Khoa học và Công nghệ Adana. Kim loại không chứa sắt. Truy cập ngày 21 tháng 4 năm 2018, từ: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Công nghệ vật liệu. Biên tập Trillas S.A. (Ấn bản 1, Mexico). PGS 282-297.
5. Vật liệu sắt và kim loại và hợp kim không chứa sắt. [PDF] Truy cập ngày 21 tháng 4 năm 2018, từ: ikbooks.com
6. Sự khác biệt giữa kim loại màu và kim loại màu. (Ngày 23 tháng 9 năm 2015). Truy cập ngày 21 tháng 4 năm 2018, từ: metallicupermmarket.com
7. Kỳ quan. (2018). Tại sao bức tượng tự do màu xanh lá cây? Truy cập ngày 21 tháng 4 năm 2018, từ: wonderopolis.org
8. Moise Hinojosa. (Ngày 31 tháng 5 năm 2014). Cấu trúc tinh thể của kim loại. Truy cập ngày 21 tháng 4 năm 2018, từ: Researchgate.net
9. Tony Hisgett. (Ngày 18 tháng 3 năm 2009). Phụ kiện đồng. [Hình] Truy cập ngày 22 tháng 4 năm 2018, từ: flickr.com
10. Brandon Baunach. (Ngày 22 tháng 2 năm 2007). sáu cân giấy Truy cập ngày 22 tháng 4 năm 2018, từ: flickr.com