Tiểu luận 5 quá trình hóa già hợp kim al cu

Tiểu luận 5.

QUÁ TRÌNH HÓA GIÀ HỢP KIM Al - Cu
*** Từ giản đồ pha Al - Cu (hình 2) thấy rằng Cu hòa tan đáng kể ở trong Al ở nhiệt độ
cao (cực đại là 5,65% ở 548oC), song lại giảm mạnh khi hạ nhiệt độ (còn 0,5% ở nhiệt độ
thường). Khi vượt quá giới hạn hòa tan lượng Cu thừa được tiết ra ở dạng CuAl2II (trong
đó II là để chỉ pha này được tiết ra từ trạng thái rắn như Fe3CII trong thép sau cùng tích).
Như vậy hợp kim AlCu4:
- Lúc đầu ở nhiệt độ thường và ở trạng thái cân bằng (ủ) có tổ chức gồm dung dịch rắn α Al (0,5%Cu) và một lượng (khoảng 7%) là pha CuAl2II, có độ cứng và độ bền thấp nhất
(σb = 200MPa).
- Khi nung nóng lên quá đường giới hạn hòa tan (520oC), các phần tử CuAl2II hòa tan hết
vào α và chỉ có tổ chức một pha α là Al(4%Cu) và khi làm nguội nhanh tiếp theo (tôi)
CuAl2II không kịp tiết ra, tổ chức α giàu Cu được cố định lại ở nhiệt độ thường.

Hình 2. Góc Al của giản đồ pha Al - Cu (CuAl2 được ký hiệu là θ)
Như vậy sau khi tôi, ở nhiệt độ thường hợp kim có tổ chức khác hẳn lúc đầu, là dung dịch
rắn quá bão hòa (với giới hạn hòa tan là 0,5%Cu thì 4%Cu là quá bão hòa) với độ bền tăng
lên đôi chút (do mạng bị xô lệch nhất định), σb = 250 - 300MPa và vẫn còn khá dẻo (có
thể sửa, nắn được).
Song lại thấy hiện tượng đặc biệt khác thép: sau khi tôi, theo thời gian độ bền, độ cứng
tăng lên dần và đạt đến giá trị cực đại sau 5 - 7 ngày, σb = 400MPa tức đã tăng gấp đôi so
với trạng thái ủ (hình 6.5). Quá trình nhiệt luyện hóa bền như vậy được gọi là tôi + hóa già
tự nhiên (để lâu ở nhiệt độ thường).
Cơ chế hóa bền khi tôi + hóa già:
Cơ chế giải thích sự hóa bền của hợp kim nhôm khi tôi + hóa già do Gunier và Preston đưa
ra một cách độc lập nhau từ đầu thế kỷ 20 sau đó đã được chứng minh bằng phân tích tia X