5.2.1 Nhôm và hợp kim nhôm
5.2.1.2 Hợp kim nhôm
5.2.1.2.1 Giản đồ trạng thái của AI vói các nguyên tố hợp kim
Hình 5.5 Gián đồ trạng thái của Aỉ với các nguyên tổ hợp kim.
trong đó: a = Al (HK) là dung dịch rắn của AI hòa tan với các ngun tố HK.
a: có độ dẻo cao vì vậy dễ biến dạng dẻo.
5.2.1.2.2 Hợp kim nhôm biến dạng
- Sản xuất dưới dạng tấm mỏng, bản dài, các thỏi định hình, dạng ống,dây. - Có thể rèn dập, cán, ép hoặc các hình thức gia cơng áp lực khác.
- Hàm lượng nguyên tố hợp kim không cao.
a. Hợp kim nhơm biến dạng khơng hóa bền bằng nhiệt luyện
- Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng nhiệt luyện là hợp kim có hàm lượng các nguyên tố hợp kim thấp trong khoảng từ Al đến Q trên giản đồ hình V.6; có độ bền khơng cao, độ dẻo cao, tính chống ăn mịn tốt. Các họ hợp kim chủ yếu là: Al-Mn (Mn = 1%-? 1.6%) và Al-Mg (Mg < 0.6%).
- Hợp kim nhơm biến dạng khơng hóa bền bằng nhiệt luyện được là vì khi nung nóng khơng giữ được nhiệt và khi làm nguội khơng có sự chuyển biến từ pha này sang pha khác, tính chất của hợp kim không thay đổi sau nhiệt luyện.
- Các họ hợp kim nhơm biến dạng khơng hóa bền bằng nhiệt luyện gồm: + Họ hợp kim Al-Mn có thể hịa tan tối đa 1.8% Mn ở 659oC, có khả năng gia cơng biến dạng nóng và nguội tốt, có tính hàn và chống ăn mịn trong khí quyển cao hơn nhơm ngun chất. Nó được sử dụng rộng rãi thay thế cho nhơm ngun chất khi sản phẩm có u cầu cơ tính cao hơn, nhất là độ dai va đập.
+ Họ hợp kim Al-Mg có thể hịa tan tối đa 17.4% Mg ở 45 loC, thực tế chỉ dùng (3 + 7)% Mg để ít làm xấu cơ tính của hợp kim, là họ hợp kim nhơm nhẹ nhất; có tính đàn hồi, tính chống ăn mịn trong khí quyển tốt, bề mặt gia cơng đẹp, khả năng giảm chấn mạnh, khả năng biến dạng nóng, nguội, hàn đều tốt, độ bền mỏi cao. Chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo ơtơ, cơng trình xây dựng.
b. Hợp kim nhơm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện
Hợp kim nhơm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện (QP’tren giản đồ) có độ bền trung bình và cao, có sự kết hợp tốt giữa độ bền và độ dẻo, đây là nhóm vật liệu kết cấu quan trọng.
Họ hợp kim nhơm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện điển hình là Al-Cu và Al-Cu-Mg, có tên gọi là dura.
- Thành phần hóa học đura có hàm lượng Cu < 5%, Mg < 2%, ngồi ra
cịn có các ngun tố như Fe, Si, Mn.
- Nhiệt luyện hợp kim đura: nhiệt luyện dura bằng tôi ở nhiệt độ 520°C
trong nước. Sau khi tôi, độ bền của hợp kim tăng ít, nhưng vẫn giữ được độ dẻo cao, vì vậy các dạng cong vênh hay biến dạng cao trong nhiệt luyện của dura có thể sửa được. Sau đó, đem hóa già tự nhiên hoặc hóa già nhân tạo thì độ bền của hợp kim tăng mạnh.
+ Hóa già tự nhiên: là bảo quản ở nhiệt độ 20°C trong khoảng thời gian (5 + 7) ngày thì hợp kim đạt được độ bền lớn nhất.
+ Hóa già nhân tạo: là nung nóng ở các nhiệt độ cao hơn 20°C (ví dụ ở 100-f200°C) với thời gian nung ngắn hơn nhưng độ bền của hợp kim không cao bằng hóa già tự nhiên.
Vật Liệu Học Làm Hồng Câm
Hình 5.6 Các đường cong hóa già của đtưa
- Đặc tính của đura:
+ Độ bền khá cao, nhất là sau khi nhiệt luỵên, ơb =(42 4-47)kG/mm2. + Độ bền riêng rất lớn.
+ Tính chống ăn mịn kém, khắc phục bằng cách phủ nhôm nguyên chất.
- Công dụng
+ Ngành hàng không, đura dùng để chế tạo các sản phẩm nhu kết cấu máy bay, tàu vũ trụ...
+ Ngành giao thông vận tải, đura dùng để chế tạo các sản phẩm nhu dầm chịu lục xe tải, khung suờn tàu biển...
+ Trong ngành xây dụng đura đuợc dùng làm các chi tiết, kết cấu chịu tải trọng nặng...
5.2.1.2.3 Hợp kim nhôm đúc
Họp kim nhôm đúc là loại họp kim nhôm: - Dùng chế tạo sản phẩm
bằng phuơng pháp đúc.
- Trong tổ chức có chứa thành phần cùng tinh, có tính đúc cao, dễ tạo hình trong khn đúc CU kim loại, đúc áp lục. <o-
- Có độ chảy lỗng, khả íg' năng điền đầy khuôn cao.
- Dùng chế tạo sản phẩm bằng phuơng pháp đúc.
- Hàm luợng nguyên tố họp kim cao hơn họp kim nhơm biến dạng. 700 660 600 548 500 400 300 200 100 ’•6510 20 30 33 Hình 5.7 %cu - Thuờng là các hệ họp kim: Al-Si, Al-Cu, Al-Mg.
Họ họp kim nhôm đúc thông dụng nhất là Al-Si hay cịn gọi là silumin. Silumin gồm có hai loại:
- Silumin đơn giản: là silumin mà trong hợp kim chỉ có AI và Si. Đây là
họp kim có tính đúc tốt, độ bóng bề mặt cao nhưng có cơ tính thấp, được dùng để đúc các chi tiết có hình dáng phức tạp nhưng chịu tải trọng nhe.
- Silumin phức tạp: là họp kim nhơm có hàm lượng Si từ (4-F10)%, cịn có
các nguyên tố như Cu, Mg, Zn, Mn... để tăng hiệu quả khi tơi và hóa già. Cơ tính của họp kim tăng lên nhiều, nhất là sau khi nhiệt luyện, được dùng làm các chi tiết quan trọng trong động cơ như: mặt bích, bộ li họp, pittơng...