Hợp kim đồng

Trạng thái lỏng là trạng thái trung gian giữa trạng thái rắn và trạng thái khí.Kim loại rắn bao gồm nhiều hạt, kim loại khí bao gồm các nguyên tử đơn lẻ giống như quả cầu đàn hồi và kim loại lỏng bao gồm nhiều nhóm nguyên tử.

1. Đặc điểm cấu trúc của kim loại lỏng

Trạng thái lỏng là trạng thái trung gian giữa trạng thái rắn và trạng thái khí.Kim loại rắn được cấu tạo từ nhiều hạt tinh thể, kim loại khí được cấu tạo từ các nguyên tử đơn giống như quả cầu đàn hồi và kim loại lỏng được cấu tạo từ nhiều nhóm nguyên tử và cấu trúc của chúng có các đặc điểm sau

(1) Mỗi ​​nhóm nguyên tử có khoảng chục đến hàng trăm nguyên tử vẫn duy trì năng lượng liên kết mạnh trong nhóm nguyên tử và có thể duy trì đặc điểm sắp xếp của chất rắn.Tuy nhiên, liên kết giữa các nhóm nguyên tử bị tổn hại nghiêm trọng, khoảng cách giữa các nhóm nguyên tử tương đối lớn và lỏng lẻo, giống như có lỗ trống.

(2) Các nhóm nguyên tử tạo nên kim loại lỏng rất không ổn định, có khi lớn lên, có khi nhỏ đi.Cũng có thể tách các nhóm nguyên tử thành nhóm và gia nhập các nhóm nguyên tử khác hoặc hình thành các nhóm nguyên tử.

(3) Kích thước trung bình và độ ổn định của các nhóm nguyên tử có liên quan đến nhiệt độ.Nhiệt độ càng cao thì kích thước trung bình của các nhóm nguyên tử càng nhỏ và độ ổn định càng kém.

(4) Khi có các nguyên tố khác trong kim loại, do lực liên kết giữa các nguyên tử khác nhau khác nhau nên các nguyên tử có lực liên kết mạnh hơn có xu hướng tập hợp lại với nhau và đồng thời đẩy các nguyên tử khác.Do đó, cũng có sự không đồng nhất về thành phần giữa các nhóm nguyên tử, tức là có sự dao động nồng độ và đôi khi thậm chí hình thành các hợp chất không ổn định hoặc không ổn định.

2. Tan chảy và hòa tan

Trong quá trình nấu chảy hợp kim, có hai quá trình nóng chảy và hòa tan đồng thời.Khi hợp kim được nung nóng đến một nhiệt độ nhất định, nó bắt đầu tan chảy và trạng thái nhiệt động của nó trở nên quá nóng.Sự hòa tan có nghĩa là kim loại rắn bị ăn mòn bởi sự tan chảy của kim loại và đi vào dung dịch để thực hiện quá trình chuyển đổi từ chất rắn sang chất lỏng.Sự hòa tan không cần đun nóng, nhưng nhiệt độ càng cao thì tốc độ hòa tan càng nhanh.

Trên thực tế, chỉ khi nhiệt độ nóng chảy của nguyên tố hợp kim cao hơn nhiệt độ của dung dịch hợp kim đồng thì quá trình nguyên tố hợp kim đi vào nóng chảy mới là quá trình hòa tan thuần túy.Ví dụ, trong hợp kim đồng, các thành phần sắt, niken, crom và mangan cũng như các nguyên tố phi kim loại silicon, cacbon, v.v., được hiểu là có quá trình hòa tan trong đó.Trên thực tế, cả quá trình tan chảy và hòa tan đều diễn ra đồng thời, trong đó quá trình hòa tan thúc đẩy quá trình tan chảy.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ hòa tan kim loại.

Đầu tiên, nhiệt độ càng cao thì quá trình hòa tan càng thuận lợi.

Thứ hai, nó liên quan đến diện tích bề mặt của vật thể bị hòa tan, diện tích bề mặt càng lớn thì tốc độ hòa tan càng nhanh.

Tốc độ hòa tan của kim loại cũng liên quan đến chuyển động nóng chảy.Khi dòng chảy tan chảy, tốc độ hòa tan lớn hơn kim loại trong trạng thái nóng chảy tĩnh, và dòng chảy nóng chảy càng nhanh thì tốc độ hòa tan sẽ càng nhanh.

Hòa tan và hợp kim

Khi hợp kim lần đầu tiên được chế tạo, người ta cho rằng việc nấu chảy nên bắt đầu bằng các thành phần khó nóng chảy (và có điểm nóng chảy cao).Ví dụ, khi hợp kim đồng-niken 80% và 20% niken lần đầu tiên được chế tạo, niken có nhiệt độ nóng chảy 1451°C lần đầu tiên được nấu chảy và sau đó đồng được thêm vào.Một số làm tan chảy đồng và đun nóng đến 1500oC trước khi thêm niken vào để nấu chảy.Sau khi lý thuyết về hợp kim được phát triển, đặc biệt là lý thuyết về dung dịch, hai phương pháp nấu chảy trên đã bị loại bỏ.

Sự lắng đọng của các nguyên tố không hợp kim

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự gia tăng và kết tủa liên tục của các nguyên tố không hợp kim trong kim loại và hợp kim.

Tạp chất đưa vào điện tích kim loại

Ngay cả khi chất thải công nghiệp được tạo ra trong quá trình sản xuất của nhà máy của chúng tôi được sử dụng nhiều lần, hàm lượng các thành phần tạp chất trong điện tích sẽ tiếp tục tăng do nhiều lý do.Đối với việc trộn nguyên liệu hoặc sử dụng số lượng lớn nguyên liệu thu mua không rõ nguồn gốc xuất xứ thì khả năng tạp chất và hậu quả có thể xảy ra thường càng khó lường hơn.

Lựa chọn vật liệu lót lò không đúng cách

Một số nguyên tố trong chất tan chảy có thể phản ứng hóa học với chúng ở nhiệt độ nóng chảy.