Vật liệu hợp kim được hình thành bằng cách tan chảy và trộn hai hoặc nhiều yếu tố kim loại, hoặc sự kết hợp của các yếu tố kim loại và phi kim loại, hoặc bằng các phương tiện khác. Các vật liệu kết quả vẫn giữ lại các tính chất của kim loại. Những đặc điểm này chủ yếu được phản ánh trong các khía cạnh sau:
Cả sức mạnh và độ cứng đều rất cao: thông qua các phương pháp như tăng cường giải pháp rắn và tăng cường phân tán, hợp kim có thể tăng cường đáng kể sức mạnh và độ cứng của vật liệu. Ví dụ, thép, là hợp kim sắt, có cường độ cao hơn nhiều so với sắt nguyên chất. Ngoài ra còn có các hợp kim nhôm, chẳng hạn như mô hình 2024-T6, có sức mạnh có thể so sánh với một số thép.
Nó cũng có độ bền tốt: một số hợp kim, chẳng hạn như hợp kim titan, duy trì độ bền cao trong khi cũng có độ bền đặc biệt tốt, có thể hấp thụ lực tác động và ít có khả năng phá vỡ.
- Chống hao mòn hơn: Các pha cứng trong hợp kim, chẳng hạn như cacbua, có thể tăng cường khả năng chống mài mòn của vật liệu, cho phép nó tồn tại lâu hơn. Ví dụ, thép tốc độ cao, chứa các yếu tố như vonfram và molybdenum, thường được sử dụng để chế tạo các công cụ cắt.
Hợp kim bộ nhớ hình dạng: Hợp kim niken-titan, còn được gọi là nitinol, có thể trở lại hình dạng được đặt trước đó khi nhiệt độ thay đổi. Nó được áp dụng trong các thiết bị y tế như stent và cấu trúc thông minh.
Hợp kim siêu dẫn: Hợp kim Niobium-Titan có thể đạt được tính siêu dẫn trong môi trường nhiệt độ thấp. Chúng được sử dụng trong hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) và máy gia tốc hạt.
-Khả năng tương thích sinh học tốt: Hợp kim Titan, chẳng hạn như Ti-6AL-4V, có thể hòa đồng với các mô người, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong các khớp nhân tạo và cấy ghép nha khoa.
- Mật độ giảm: Mật độ của hợp kim nhôm chỉ bằng một phần ba so với thép và hợp kim magiê thậm chí còn nhẹ hơn. Điều này có thể làm giảm đáng kể trọng lượng của xe hơi và máy bay, làm cho chúng tiết kiệm nhiên liệu hơn.
- Sức mạnh cụ thể cao: Vật liệu tổng hợp cốt sợi carbon, mặc dù không phải là hợp kim truyền thống, kết hợp các lợi thế của hợp kim và vật liệu tổng hợp, đạt được sự tối thượng trong trọng lượng nhẹ trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.
- Kháng mạnh đối với sự ăn mòn môi trường: Thép không gỉ chứa các yếu tố như crom và niken, có thể tạo thành một màng oxit dày đặc như CR₂O₃, ngăn ngừa ăn mòn thêm. Nó được sử dụng rộng rãi trong các môi trường khắc nghiệt như ngành công nghiệp biển và hóa chất.
-Điện trở oxy hóa nhiệt độ cao: Các siêu hợp chất dựa trên niken, chẳng hạn như Inconel 718, tạo thành một lớp oxit ổn định ở nhiệt độ cao, có thể bảo vệ chất nền bên trong khỏi quá trình oxy hóa. Chúng được sử dụng đặc biệt rộng rãi trong động cơ aero.
