Giỏ hàng hiện tại chưa có sản phẩm nào!
Nội dung bài học
- Hợp kim
- Khái niệm hợp kim và ứng dụng
(a) Khái niệm
– Hợp kim là vật liệu kim loại chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim.
VD: Thép, gang là hợp kim của Fe với C và một số nguyên tố khác.
Duralumin là hợp kim của Al với Cu, Mn, Mg, Si.
(b) Ứng dụng
– Do có những tính chất vật lí vượt trội so với kim loại nên hợp kim ngày càng được sử dụng phổ biến trong đời sống và sản xuất.
VD: Hợp kim nhẹ, bền, chịu nhiệt được sử dụng trong chế tạo máy bay, ô tô, …
Hợp kim có tính bền hóa học và cơ học cao được sử dụng trong công nghiệp hóa chất.
Hợp kim không gỉ, không độc hại được dùng làm dụng cụ y tế, đồ gia dụng, …
- Tính chất của hợp kim
– Tính chất hóa học của các hợp kim thường tương tự tính chất hóa học của các đơn chất tạo thành hợp kim.
– Tính chất vật lí và tính chất cơ học của hợp kim thường khác nhiều so với tính chất của các đơn chất tạo thành hợp kim.
VD: Hợp kim Au – Cu cứng hơn Au, hợp kim Fe – C có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của Fe, …
- Một số hợp kim quan trọng của sắt và nhôm
(a) Hợp kim của sắt
|
Gang |
Thép |
|
– Gang là hợp kim của sắt chứa Fe, C (2 – 5%) và lượng nhỏ Mn, Si, P, S, … – Gang cứng và giòn hơn Fe. – Gang được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất thép, chế tạo dụng cụ đun nấu, các chi tiết máy, …
|
– Thép là hợp kim của sắt chứa Fe, C (< 2%) và lượng nhỏ Cr, Mn, Si, … + Thép carbon (Fe – C) có độ cứng và độ dẻo phù hợp để làm vật liệu trong ngành xây dựng, giao thông và cơ khí, … + Thép manganese (Fe, C, Mn) có độ cứng cao và khó bị mài mòn dùng làm đường ray xe lửa, máy nghiền đá, … + Thép không gỉ (Fe, C, Cr, Ni) được dùng làm dụng cụ phẫu thuật, chế tạo dao, kéo, …
|
(b) Hợp kim của nhôm
– Hợp kim quan trọng của nhôm được sử dụng phổ biến là dural (duralumin) gồm Al, Cu và một số nguyên tố khác như Mg, Mn, Fe, Si, …
– Duralumin nhẹ, cứng và bền nên được sử dụng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ, …
II. Sự ăn mòn kim loại
- Ăn mòn kim loại
(a) Khái niệm
– Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của các chất trong môi trường, trong đó kim loại bị oxi hóa.
|
Vỏ tàu biển bị ăn mòn |
Chi tiết máy bị ăn mòn |
Khung thép bị ăn mòn |
(b) Các dạng ăn mòn kim loại trong tự nhiên
|
|
Ăn mòn hóa học |
Ăn mòn điện hóa |
|
Đặc điểm |
– Các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường. – Ăn mòn xảy ra chậm. |
– Các electron chuyển dời từ cực âm sang cực dương trong dung dịch chất điện li. – Ăn mòn xảy ra nhanh. |
|
Điều kiện |
Kim loại tiếp xúc trực tiếp với chất oxi hóa. |
– Thỏa mãn cả 3 điều kiện: (1) 2 cặp điện cực khác nhau. (2) Các cặp điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn. (3) Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li. |
♦ Thí nghiệm ăn mòn điện hóa
– Nhúng thanh sắt và thanh đồng vào cốc đựng dung dịch H2SO4 loãng, sau đó nối thanh sắt với thanh đồng bằng dây dẫn và cho đi qua một vôn kế.
– Hiện tượng: + Khi chưa nối dây dẫn, phần thanh sắt trong dung dịch bị hòa tan và bọt khí H2 thoát ra ở bề mặt thanh sắt.
+ Khi nối dây dẫn, kim vôn kế bị lệch, bọt khí H2 thoát ra cả ở thanh sắt và thanh đồng, phần thanh sắt trong dung dịch bị ăn mòn nhanh.
– Giải thích: + Khi chưa nối dây dẫn thì H2 thoát ra ở bề mặt thanh sắt do sắt bị ăn mòn hóa học theo phản ứng: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑
+ Khi nối dây dẫn, một pin điện hóa được hình thành với sắt là cực âm bị ăn mòn điện hóa (Fe → Fe2+ + 2e), đồng là cực dương xảy ra sự khử H+ (2H+ + 2e → H2)
- Chống ăn mòn kim loại
|
Phương pháp điện hóa |
Phương pháp bảo vệ bề mặt |
|
– Dùng kim loại mạnh hơn ghép với kim loại hoặc hợp kim cần bảo vệ Kim loại mạnh hơn bị ăn mòn điện hóa. VD: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn các tấm kẽm lên vỏ tàu (phần chìm dưới nước). |
– Ngăn không cho kim loại tiếp xúc trực tiếp với môi trường bằng cách: + Phủ lên kim loại cần bảo vệ các kim loại không gỉ như Au, Sn, Zn. VD: Mạ vàng lên đồng hồ, tráng thiếc lên thép (sắt tây), tráng kẽm lên là thép (tôn), … + Phù lên kim loại cần bảo vệ các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ như sơn, dầu, mỡ, … |