Vật liệu cơ khí gồm những loại nào?

Vật liệu cơ khí là gì? Vật liệu cơ khí với khái niệm thông dụng là tất cả vật chất mà con người sử dụng trong sản xuất cơ khí để tạo dựng nên sản phẩm cho cuộc sống như: thiết bị máy móc trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế, văn hóa, giáo dục….

Khái niệm vật liệu cơ khí rất rộng, đa dạng có tính chất tương đối. Vậy nên nhiều người trong số chúng ta sẽ thắc mắc Vật liệu cơ khí gồm những loại nào?

Nhìn chung, Vật liệu cơ khí được chia thành ba nhóm vật liệu lớn: Vật liệu kim loại, vật liệu hữu cơ-polyme và vật liệu ceramic.

Trong số đó, có những loại vật liệu như kim loại, chất dẻo, compozit…không chỉ dùng trong sản xuất cơ khí, mà còn rất cần trong xây dựng, trong kỹ thuật điện, trong công nghiệp hóa học, thực phẩm….

1.Vật liệu kim loại

Thế giới kim loại thật hấp dẫn và vô cùng phong phú, có những kim loại đã là người bạn lâu dài hàng ngàn năm của con người như Cu, Fe, Ag, Au, Pb…lại có những kim loại mới chỉ quen biết với con người mấy chục năm gần đây.

Vật liệu vô cơ trong ngành cơ khí chủ yếu là các nguyên tố kim loại, phi kim loại. Những nguyên tố kim loại thường gặp như sắt, đồng, nhôm, niken, titan…những nguyên tố phi kim loại như cacbon, nitơ, oxy. Trong điều kiện bình thường ở trạng thái rắn các nguyên tố kim loại sắp xếp với nhau theo những trật tự nhất định, do vậy chúng là vật tinh thể.

Tính chất của kim loại thật lạ kỳ và đa dạng. Thuỷ ngân thì tồn tại ở thể lỏng ngay ở -30⁰C, còn Vonfram lại không hề bị hoá lỏng nếu không nung được nó quá 3410⁰C. Liti nhẹ bằng nửa nước, khó nhấn chìm được trong nước, còn Osimi – nhà vô địch của các kim loại nặng lại chìm nghỉm trong nước, vì nó có mật độ lớn gấp gần 20 lần nước. Trái đất của chúng ta rất giàu nhôm, hàm lượng của chúng trong vỏ trái đất chỉ thua kém có oxy và silic, trong khi đó hàm lượng Franci ít đến mức chỉ tính bằng gram.

Vật liệu kim loại nói chung có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. Nhiều kim loại bền và dẻo ở cả nhiệt độ thấp lẫn nhiệt độ cao.

Kim loại và hợp kim của chúng được chia thành hai nhóm lớn:

– Kim loại và hợp kim sắt, hay còn được biết đến với cái tên “kim loại đen”,  là loại vật liệu mà trong thành phần chủ yếu có nguyên tố sắt. Điển hình là các vật liệu cơ khí thông dụng như thép và gang.

– Kim loại và hợp kim không sắt, trong thành phần của các loại vật liệu này không chứa hoặc có rất ít sắt. Vật liệu cơ khí thuộc nhóm kim loại màu này như đồng, nhôm, kẽm, niken và các loại hợp kim của chúng.

2.Vật liệu polyme

Bao gồm các chất hữu cơ (chứa cacbon) có cấu trúc đa phân tử. Hầu hết các polyme không có cấu trúc tinh thể, tuy nhiên cũng có những trường hợp chúng có cấu trúc hỗn hợp vừa tinh thể vừa vô định hình.

Nói chung các vật liệu polyme là vật liệu cơ khí dẫn điện, dẫn nhiệt kém. Một số trong chúng dùng làm chất cách điện tốt. Chúng giòn ở nhiệt độ thấp và có khả năng biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao, bền vững hoá học ở nhiệt độ thường và ngoài không khí.

3.Vật liệu Ceramic

Đây là vật liệu cơ khí có thành phần chủ yếu gồm các hợp chất giữa kim loại và phi kim loại như cácbít, nitrit, oxyt…với liên kết ion hoặc đồng hoá trị, có cấu trúc tinh thể hoặc vô định hình. Các ceramic truyền thống là thuỷ tinh, gốm, các loại sành sứ, gạch ngói.

Nói chung chúng dẫn điện kém, khá cứng và bền ở nhiệt độ cao, nhưng lại có xu hướng giòn. Trong những năm gần đây nhiều loại vật liệu ceramic mới được tìm thấy có những tính năng rất quý như nhẹ, chịu nhiệt tốt, tính chống mài mòn tốt, được ứng dụng ngày một nhiều trong công nghiệp điện, điện tử hàng không và vũ trụ.

Tóm lại, vật liệu cơ khí chia làm mấy nhóm cơ bản như trên cũng chỉ mang tính tương đối. Vì hiện nay chúng ta đã và đang tạo nên một nhóm vật liệu tổ hợp là vật liệu compozit. Đây là loại vật liệu tạo nên từ không ít hơn hai loại vật liệu khác nhau về tính chất. Các vật liệu compozit có được những tính chất hoàn toàn mới mà các vật liệu thành phần không thể có.

Ví dụ điển hình về vật liệu compozit là bê tông cốt thép, đây là sự kết hợp của thép (kim loại) có tính chịu kéo tốt với bê tông (vật liệu vô cơ) chịu nén tốt để tạo nên kết cấu vừa chịu kéo, vừa chịu nén tốt. Ngày nay khoa học vật liệu đã tạo ra rất nhiều loại compozit trên cơ sở kết hợp giữa polyme với kim loại, hoặc giữa polyme với ceramic…Các vật liệu cơ khí này có ứng dụng quan trọng trong công nghiệp nói chung và sản phẩm cơ khí nói riêng. Sợi thuỷ tinh độ bền cao và sợi cacbon dùng làm vật liệu chính trong chế tạo nhiều chi tiết của máy bay là những ví dụ điển hình về compozit hiện đại.

Sơ đồ minh hoạ các nhóm vật liệu và quan hệ giữa chúng

Vật liệu cơ khí gồm những loại nào? Chia thành các vật liệu cơ khí thông dụng bao gồm Kim loại, Polyme, Ceramic thực chất cũng chỉ là các nhóm cơ bản, trong kỉ nguyên công nghệ phát triển như vũ bão hiện nay, ngày càng có nhiều vật liệu mới trong cơ khí, phục vụ đáp ứng yêu cầu sử dụng của con người cũng như xã hội.

Trên đây là cách phân loại vật liệu điển hình, cụ thể vật liệu cơ khí có những tính chất cơ bản nào, vui lòng xem thêm bài viết trước:

Tính chất cơ bản của vật liệu cơ khí

Mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật vật liệu mời các bạn vui lòng bình luận bên dưới hoặc liên hệ chuyên trang kythuatvatlieu.com. Chúng tôi sẽ cùng đồng hành cùng các bạn!

Liên hệ: Hotline (zalo): 0961628296, Email: [email protected], Facebook Fanpage: Kỹ thuật vật liệu