Giáo trình Vật liệu cơ khí & sức bền

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học của Menđêlêep , hiện tại có hơn

100 nguyên tố thì các nguyên tố kim loại chiếm hơn 3/4 . Trong chương này chúng ta sẽ

nghiên cứu cấu trúc của mạng tinh thể , sự sắp xếp của các nguyên tử và mật độ của

chúng cũng như khoảng cách giữa các mặt tinh thể .

1.1.CẤU TẠO MẠNG TINH THỂ LÝ TƯỞNG CỦA KIM LOẠI NGUYÊN

CHẤT :

1.1.1. Khái niệm và đặc điểm của kim loại :

1- Định nghĩa : Kim loại là vật thể sáng , dẻo , có thể rèn được , có tính dẫn điện

và dẫn nhiệt cao .

Bất cứ kim loại nào bề mặt chưa bị ô xy hoá đều có vẻ lấp lánh sáng ta thường gọi

là ánh kim .Hầu hết các kim loại đều dẻo , có thể kéo sợi , dát mỏng dễ dàng , dẫn điện

và dẫn nhiệt tốt . Tuy vậy không phải tất cả các kim loại đều thoả mãn những tính chất

trên . Ví dụ : stibi (Sb) rất dòn không thể rèn được , pradeodim (Pr) dẫn điện rất kém .

Tiêu chuẩn để phân biệt kim loại và phi kim là hệ số nhiệt độ của điện trở . Kim

loại có hệ số nhiệt độ của điện trở dương (khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng) còn với phi

kim loại thì hệ số này âm (khi nhiệt độ tăng điện trở giảm).

t0C

Độ dẫn điện

t0C

Độ dẫn điện

Hình 1.1- Hệ số nhiệt độ của điện trở.

a) Kim loại b) Phi kim loại

Ta có thể giải thích các đặc điểm của kim loại dựa vào lý thuyết cổ điển về cấu tạo

nguyên tử . Kim loại có ánh kim là do khi có ánh sáng chiếu vào thì điện tử sẽ hấp thụ

năng lượng . Do đó nó có năng lượng cao hơn, bị kích thích và nhảy lên phân mức năng

lượng trên . Tại mức năng lượng này là không ổn định do đó điện tử chỉ tồn tại một thời

gian rất ngắn và sau đó trở về mức năng lượng cũ . Khi đó chúng thải bớt phần năng

lượng dưới dạng bức xạ và làm cho kim loại có vẻ lấp lánh sáng . Tính dẫn điện và dẫn

nhiệt cũng có thể giải thích tương tự . Còn tính dẻo có thể giải thích dựa vào liên kết kim

loại .

2. Phân loại kim loại :

Trong thực tế tồn tại nhiều phương pháp phân loại kim loại, đây là một trong những

những phương pháp thường sử dụng nhất .

a- Theo khối lượng riêng: kim loại được chia làm hai nhóm : kim loại nhẹ và kim loại

nặng

2Kim loại nặng là các kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3 . Ví dụ như sắt

(b = 7,8) , vàng (b = 19,5) , thủy ngân (b = 13,1) .

Kim loại nhẹ là các kim loại có khối lượng riêng nhỏ hơn 5 g/cm3 . Ví dụ như nhôm

(b = 2,7) , ti tan (b = 4,5) , man gan (b = 1,73 ) .

b - Theo nhiệt độ nóng chảy : kim loại được chia làm hai nhóm

Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao : sắt (1539oC) , vonphram (3410oC) , titan

(1668o C), đồng (1085oC)

Kim loại có nhiệt độ nòng chảy thấp : chì (327oC) , nhôm ( 657oC) , stibi (631oC) .

c - Theo tính chất hoạt động :

Kim loại kiềm : natri ,kali, liti .

Kim loại chuyển tiếp : sắt , crôm ,mangan ,vanadi .