Đang tải... (xem toàn văn)
Trong lịch sử phát triển của xã hội loài người chúng ta đã sử dụng rất nhiều loại vật liệu khác nhau, với tính năng sử dụng của chúng ngày càng cao hơn. Đầu tiên là thời kì đồ đá, sau đó tiến đến thời đại đồ đồng, đồ sắt,… cho đến ngày nay là các loại vật liệu mới với những đặc tính hết sức đặc biệt và ưu việt. Qua hàng ngàn năm, đồng và hơp kim của đồng đã và đang đóng góp to lớn cho sự phát triển nền văn minh nhân loại. Đồng có độ dẻo cao, có khả năng chống ăn mòn cao trong nhiều môi trường. Đồng có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao, chỉ đứng sau vàng và bạc. Vì vậy đồng là vật liệu không thể thiếu được trong công nghiệp điện và điện tử, trong các thiết bị trao đổi nhiệt. Đồng có khả năng tạo nhiều hợp kim với các kim loại khác nhau cho nhiều tính chất đa dạng. Hợp kim đồng có cơ tính tương đối cao, tính công nghệ tốt và ít ma sát trong khi vẫn giữ được đặc tính tốt của đồng là độ dẻo, độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao, độ ổn định hoá học tốt
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU TIỂU LUẬN ĐỒNG VÀ HỢP KIM CỦA ĐỒNG SVTH : NGUYỄN HỮU TRÍ CBHD : NGUYỄN ĐĂNG KHOA TP Hồ Chí Minh, / 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU TIỂU LUẬN ĐỒNG VÀ HỢP KIM CỦA ĐỒNG SVTH : NGUYỄN HỮU TRÍ MSSV : 21003586 CBHD : NGUYỄN ĐĂNG KHOA BỘ MÔN : VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TP Hồ Chí Minh, / 2014 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Đồng nguyên chất 1.1 Tính chất 1.2 Ký hiệu đồng 1.3 Phân loại đồng nguyên chất 1.4 Ảnh hưởng tạp chất đến tổ chức tính chất đồng 1.4.1 Nhóm kim loại hồ tan dung dịch rắn đồng 1.4.2 Nhóm ngun tố khơng hồ tan dung dịch rắn đồng tạo tinh dễ chảy 1.4.3 Nhóm nguyên tố tạo hợp chất hoá học Hợp kim đồng 2.1 Phân loại hợp kim đồng 2.2 Cách đặt tên hợp kim đồng 2.2.1 Theo tiêu chuẩn Việt Nam 2.2.2 Theo tiêu chuẩn Mỹ 2.3 Một số hợp kim đồng thông dụng 2.3.1 Latông 2.3.2 Brông 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 LỜI NÓI ĐẦU Trong lịch sử phát triển xã hội loài người sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau, với tính sử dụng chúng ngày cao Đầu tiên thời kì đồ đá, sau tiến đến thời đại đồ đồng, đồ sắt,… ngày loại vật liệu với đặc tính đặc biệt ưu việt Qua hàng ngàn năm, đồng hơp kim đồng đóng góp to lớn cho phát triển văn minh nhân loại Đồng có độ dẻo cao, có khả chống ăn mịn cao nhiều mơi trường Đồng có độ dẫn điện dẫn nhiệt cao, đứng sau vàng bạc Vì đồng vật liệu thiếu công nghiệp điện điện tử, thiết bị trao đổi nhiệt Đồng có khả tạo nhiều hợp kim với kim loại khác cho nhiều tính chất đa dạng Hợp kim đồng có tính tương đối cao, tính cơng nghệ tốt ma sát giữ đặc tính tốt đồng độ dẻo, độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao, độ ổn định hoá học tốt Trong thời kỳ La Mã, đồng chủ yếu khai thác сyprium, tên gọi ban đầu kim loại сyprium, sau gọi tắt сuprum Các hợp chất thường tồn dạng muối đồng (II), chúng thường có màu xanh lam xanh lục loại khoáng ngọc lam lịch sử sử dụng rộng rãi làm chất nhuộm Các cơng trình kiến trúc xây dựng có đồng bị ăn mịn tạo màu xanh[3] Trữ lượng đồng vỏ trái đất không lớn, thường nằm lẫn phân tán với quặng kim loại khác Trong tự nhiên, đồng tồn dạng hợp chất (đồng sunfua, đồng oxyt …) dạng đơn chất Hằng năm giới sản xuất khoảng triệu đồng[3] Đồng nguyên chất Đồng nguyên tố kim loại, bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố, nguyên tố đồng có ký hiệu Cu số hiệu nguyên tử 29 thuộc phân nhóm phụ IB Khơng có chuyển biến thù hình, kiểu mạng lập phương diện tâm, 20 0C có thơng số mạng a = 3,607 0A, khối lượng riêng 8,94 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy 1083 0C [1] Hình 1.1 Vị trí đồng bảng hệ thống tuần hoan [3] 1.1 Tính chất Đồng thuộc nhóm kim loại nặng, khối lượng riêng lớn (khối lượng riêng d > g/cm kim loại nặng) Ngoài ra, đồng thuộc kim loại quý nên sử dụng đồng làm chi tiết máy trường hợp thật cần thiết Có tính chống ăn mịn tốt, ổn định hố học cao nước sơng, nước biển, khí số mơi trường hoạt tính acid hữu cơ, kiềm có lớp oxyt Cu2O bề mặt Do nhiệt độ nóng chảy tương đối cao, hồ tan nhiều khí nên dễ bị rỗ khí đúc Đặc biệt nguy hiểm hoà tan hydro, gây bệnh giịn hydro Độ bền khơng cao, độ dẻo cao Đặc biệt độ bền, giới hạn chảy tăng mạnh biến dạng nguôi Chẳng hạn trạng thái đúc = 160 , , = 35 , = 40 Sau biến dạng nguội có = 450 , , = 400 , = 125 Như giới hạn bền tăng gần lần, giới hạn chảy tăng 11 lần Đây đặc điểm cần lưu ý gia cơng đồng Tính cơng nghệ tốt, tính gia cơng biến dạng dẻo, dễ cán, kéo thành mỏng, thành sợi, thành ống tiện sử dụng cơng nghiệp đời sống Đồng có tính hàn tốt, áp dụng nhiều cơng nghệ hàn cho đồng Khi lượng tạp chất tăng, hàm lượng oxy cao, tính hàn giảm Tuy nhiên đồng có số nhược điểm: o Khối lượng riêng lớn o Tính gia cơng cắt gọt phoi q dẻo không gãy Để cải thiện người ta phải cho thêm chì vào o Nhiệt độ nóng chảy cao, tính đúc kém, độ chảy loãng nhỏ 1.2 Ký hiệu đồng Phụ thuộc vào độ tinh khiết đồng mà đồng chia thành mác khác Theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 [1] đồng nguyên chất ký hiệu Cu số lượng chứa Ví dụ: Cu99,99 có 99,99% Cu Cu99,80 có 99,80% Cu Theo tiêu chuẩn Nga (GOST) [2], đồng kí hiệu M số mức độ lẫn tạp chất Ví dụ: M00 có 99,99% Cu M1 có 99,90% Cu M2 có 99,70% Cu M3 có 99,50% Cu M4 có 99,00% Cu Thành phần ứng dụng đồng nêu bảng 1.1 Một số hình ảnh đồng Hình 1.2 Một số hình ảnh đồng [3] Bảng 1.1 Tiêu chuẩn TCVN 1659 – 75 quy định số mác đồng ứng dụng [1] Thành phần hoá học, % Ứng dụng Cu Bi Pb O P Tổng Cu99,99 99,99 0,0005 0,001 - 0,001 0,01 Làm dây dẫn điện Cu99,97 99,97 0,001 0,004 - 0,002 0,03 Dây dẫn điện, chế tạo hợp kim chất lượng cao Cu99,95 99,95 0,001 0,004 0,02 0,002 0,5 Dây dẫn điện, chế tạo hợp kim chất lượng cao Cu99,90 99,90 0,001 0,005 0,05 0,1 Dây dẫn điện, chế tạo brông không thiếc - 1.3 Phân loại đồng nguyên chất Các loại đồng nguyên chất để dẫn điện phải có 99,9%Cu sản xuất theo phương pháp khác [5]: o Đồng điện phân ETP (Electrolytic Tough Pitch) có chứa khoảng 0,04%O2 Trong đồng oxy hoà tan hoàn toàn, tạo Cu2O nên khơng làm làm giảm tính dẫn điện Tuy nhiên loại nhạy cảm với hydro nhiệt độ > 400 0C (H2 khử Cu2O tạo nên bọt nước, gây nứt biên hạt) Do loại dùng để gia công, chế tạo nhiệt độ < 400 0C o Đồng oxy OFHC (Oxygen Free High Conductivity) loại nấu cháy catod đồng khí hồn ngun, có 99,95%Cu, lượng oxy nhỏ 0,003% nên không nhạy cảm với hydro o Đồng khử oxy loại khử oxy triệt để phơtpho, tồn oxy dạng P2O5 Do oxy nên biến dạng nơng Nếu lượng P tự đồng