BÀI TẬP VẬT LIỆU KỸ THUẬT Đề tài: Nhôm và hợp kim của nhôm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ
----&&&-----

BÀI TẬP

VẬT LIỆU KỸ THUẬT
Kỳ 2, năm học 2016-2017
Đề tài: Nhôm và hợp kim của nhôm


Lời mở đầu

-

-

-

-

Nhôm được gọi là “ Kim loại trẻ”, theo như ghi chép trong ngành hóa học thế giới,
kim loại nhôm được nhà hóa học người Anh – David phát hiện vào năm 1825. Đến nay,
nhôm đã bước vào từng ngõ ngách trong cuộc sống thường ngày của mỗi chúng ta.
Nhôm là một kim loại nhẹ và cứng. Cũng bởi vì đặc tính độc đáo của nhôm, từ việc
bền bỉ, dẻo dai, chịu nhiệt tốt, dẫn điện tốt, chống bị ăn mòn; hơn nữa, nhôm có khả
năng tái sử dụng 100%, chính vì vậy từ việc chế tạo những thứ rất nhỏ như bóng đèn
đến những thứ to lớn hơn như máy bay, ta đều có thể thấy sự xuất hiện của nhôm.
Nhôm được coi là kim loại dùng phổ biến nhất. Lấy việc tiêu thụ khối lượng để so

sánh, nhôm đã vượt xa thép, đồng, kẽm, và sử dụng nhiều nhất ở ngành xây dựng kiến
trúc và ngành vận tải. Nếu nói rằng nhôm là kim loại phát triển song song cùng với
tương lai loài người thì cũng không hề sai. Cùng với sự phát triển dân số, thì tự nhiên
nhu cầu về đường xá giao thông, về kiến trúc cũng tăng lên, nhu cầu về máy bay và
phương tiện xe cộ cũng phải tăng lên theo nhu cầu của khách, và tất nhiên Nhôm sẽ
gánh vác trách nhiệm này.
Ngoài ra, nhôm cũng giúp nâng cao sự an toàn cho môi trường và giảm nguy cơ
biến đổi khí hậu. Sản xuất nhôm là một trong những quy trình sản xuất thân thiện với
môi trường trong ngành khai thác khoáng sản và kim loại hiện nay, hơn nữa nhôm có
khả năng được tái chế sử dụng mà không hề mất đi đặc tính vốn có của nó. Ngoài ra,
nhôm cũng thích hợp để sản xuất các loại phương tiện giao thông và các tòa nhà kiến
trúc đảm bảo thân thiện với môi trường.

Hình 1: Ứng dụng của nhôm và hợp kim của nhôm

A.

Nhôm
Nhôm ( bắt nguồn từ tiếng Pháp: aluminium) là tên một nguyên tố hóa học
trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học có kí hiệu Al và số nguyên tử bằng 13.
Nguyên tử khối bằng 27đvC. Khối lượng riêng là 2,7g/cm 3. Nhiệt độ nóng chảy là
6600C. Nhôm là nguyên tố phổ biến thứ ba ( sau oxy và silic ), và là kim loại phổ


biến nhất trong vỏ trái đất. Nhôm chiếm khoảng 8% khối lớp rắn của trái đất. Kim
loại nhôm hiếm phản ứng hóa học mạnh với các mẫu quặng và có mặt hạn chế
trong các môi trường khử cực mạnh. Tuy vậy, nó vẫn được tìm thấy ở dạng hợp
chất trong hơn 270 loại khoáng vật khác nhau. Quặng chính chứa nhôm là bô xít.
Nhôm có điểm đáng chú ý của một kim loại có tỷ trọng thấp và có khả năng
chống ăn mòn hiện tượng thụ động. Các thành phần cấu trúc được làm từ nhôm và

hợp kim của nó là rất quan trọng cho ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và rất
quan trọng trong các lĩnh vực khác của giao thông vận tải và vật liệu cấu trúc. Các
hợp chất hữu ích nhất của nhôm là các ôxit và sunfat.
Mặc dù nó có mặt phổ biến trong môi trường nhưng các muối nhôm không
được bất kỳ dạng sống nào sử dụng. Với sự phổ biến của nó, nhôm được dung nạp
tốt bởi thực vật và động vật.
1.

2.

Thuộc tính
Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ với màu trắng bạc ánh kim mờ, vì có một
lớp mỏng ôxi hóa tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngoài không khí. Tỷ trọng
riêng của nhôm chỉ khoảng một phần ba sắt hay đồng; nó rất mềm ( chỉ sau
vàng ), dễ uốn ( đứng thứ sáu ) và dễ gia công trên máy móc hay đúc; nó có khả
năng chống ăn mòn và bền vững do lớp ôxit bảo vệ. Nó cũng không nhiễm từ và
không cháy khi để ngoài không khí ở điều kiện thông thường.
Sức bền của nhôm tinh khiết là 7-11 Mpa, trong khi hợp kim nhôm có độ bền từ
200 Mpa đến 600Mpa. Các nguyên tử nhôm sắp xếp thành một cấu trúc lập
phương tâm mặt (fcc). Nhôm có năng lượng xếp lỗi vào khoảng 200mJ/m 2.
Nhôm phản ứng với nước tạo ra hydro và năng lượng:
2Al + 6H2O
2Al(OH)3 +3H2
Tính chất này có thể dùng để sản xuất hydro, tuy nhiên phản ứng này mau
chóng dừng lại vì tạo lớp kết tủa keo lắng xuống, ngăn cản phản ứng này xảy ra.
Khi ngâm trong dung dịch kiềm đặc, lớp màng này sẽ bị phá hủy theo phản
ứng:
Al(OH)3 + NaCl
NaAlO 2 + 2H2O
Tiếp tục Al lại tác dụng với nước như phản ứng trên. Qúa trình này lại diễn

ra cho đến khi Al không bị hòa tan hết.
Đồng vị
Nhôm có 9 đồng vị, số Z của chúng từ 23 đến 30. Chỉ có Al-27 (đồng vị ổn
định) và Al-26 (đồng vị phóng xạ, t1/2=7,2*105 năm) tìm thấy trong tự nhiên, tuy
nhiên Al-27 có sự phổ biến trong tự nhiên là 100%. Al-26 được sản xuất từ agon
trong khí quyển do va chạm sinh ra bởi các tia vũ trụ proton. Các đồng vị của
nhôm có ứng dụng thực tế trong việc tính tuổi các trầm tích dưới biển, các vết
mangan, nước đóng băng, thạch anh trong đá lộ thiên, và các thiên thạch. Tỷ lệ
của Al-26 trên beryli-10 được sử dụng để nghiên cứu vai trò của việc chuyển
hóa, lắng đọng, lưu trữ trầm tích, thời gian cháy và sự xói mòn trong thang độ
thời gian 105 đến 106 năm (về sai số).
Al-26 nguồn gốc vũ trụ đầu tiên được sử dụng để nghiên cứu mặt trăng và
các thiên thạch. Các thành phần của thiên thạch, sau khi thoát khỏi nguồn gốc
của chúng, trong khi chu du trong không gian bị tấn công bởi các tia vũ trụ, sinh
ra các nguyên tử Al-26. Sau khi rơi xuống trái đất, tấm chắn khí quyển đã bảo vệ


3.

cho các phần tử này không sinh ra thêm Al-26, và sự phân rã của nó có thể sử
dụng để xác định tuổi trên trái đất của các thiên thạch này. Các nghiên cứu về
thiên thạch cho thấy Al-26 là tương đối phổ biến trong thời gian hình thành hệ
hành tinh của chúng ta. Có thể là năng lượng được giải phóng bởi sự phân rã
Al-26 có liên quan đến sự nấu chảy lại và sự sai biệt của một số tiểu hành tinh
khi chúng hình thành cách đây 4,55 tỷ năm.
Sự phổ biến, điều chế
Đồng vị bền của nhôm được tạo ra khi hydro hợp hạch với magie hoặc trong
các sao lớn hoặc các vụ nổ siêu tân tinh.
Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất (8,3% theo khối
lượng), nó lại hiếm trong dạng tự do và đã từng được cho là kim loại quý có giá

trị hơn vàng ( người ta nói rằng Napoleon III của Pháp có các bộ đồ ăn bằng
nhôm dự phòng cho những người khách quý nhất của ông. Những người khách
khác chỉ có bộ đồ ăn bằng vàng). Vì thế nhôm là kim loại tương đối mới trong
công nghiệp và được sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100
năm.
Nhôm khi mới được phát hiện là cực kì khó tách ra khỏi các loại đá có chứa
nó. Vì toàn bộ nhôm của trái đất tồn tại dưới dạng các hợp chất nên nó là kim
loại khó nhận được nhất. Lý do là nhôm bị ôxy hóa rất nhanh và ôxit nhôm là
một hợp chất cực kỳ bền vững, không giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra.

Hình 2 : Quặng bauxite chứa nhôm
Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần
quan trọng của công nghiệp luyện nhôm. Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim
loại, nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng. Việc tinh chế nhôm tiêu hao
nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng để sản xuất ra
nó trên cùng một khối lượng sản phẩm. Mặc dù cho đến đầu thập niên 1900,
việc tái chế nhôm không còn là một lĩnh vực mới. Tuy nhiên, nó là lĩnh vực hoạt
động trầm lắng cho đến tận những năm cuối thập niên 1960 khi sự bùng nổ của
việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống, kể từ đó việc tái chế nhôm
được đưa vào trong tầm chú ý của cộng đồng. Các nguồn tái chế nhôm bao gồm


ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia đình cũ, conteno và các sản phẩm
khác.

Hình 3 : Quy trình ép nhôm
Nhôm là một kim loại hoạt động và rất khó phân lập nó ra từ quặng, ôxit
nhôm (Al2O3). Việc khử trực tiếp, ví dụ với cacbon, là không kinh tế vì ôxit nhôm
có điểm nóng chảy cao ( khoảng 2000 0C). Vì thế, nó được tách ra bằng cách điện
phân – ôxit nhôm được hòa tan trong cryolit nóng chảy và sau đó bị khử bởi

dòng điện thành nhôm kim loại. Theo công nghệ này, nhiệt độ nóng chảy của
hỗn hợp chỉ còn khoảng 950-9800C. Phương trình để điều chế nhôm là:
2Al2O3

4Al + 3O2


Hình 4 : Điều chế nhôm

Cryolit nguyên thủy được tìm thấy như một khoáng chất ở Greenland,
nhưng sau đó được thay thế bằng cryolit tổng hợp. Cryolit là hỗn hợp của các
florua nhôm, natri và canxi (Na3AlF6). Ôxit nhôm trong dạng bột màu trắng thu
được từ quặng bôxit tinh chế, quặng này có màu đỏ vì chứa khoảng 30-40% ôxit
sắt. Nó được tinh chế theo công nghệ Bayer. Trước khi có công nghệ này, công
nghệ được sử dụng là công nghệ Deville.
Công nghệ điện phân thay thế cho công nghệ Wohler, là công nghệ khử
clorua nhôm khan với kali.
Các điện cực trong điện phân ôxit nhôm làm từ cacbon. Khi quặng bị nóng
chảy, các ion của nó chuyển động tự do. Phản ứng tại catot mang điện âm là:
Al3+ + 3e-

Al

Ở đây các ion nhôm bị biến đổi (nhận thêm điện tử). Nhôm kim loại sau đó
chìm xuống và được đưa ra khỏi lò điện phân.
Tại cực dương (anode) ôxy dạng khí được tạo thành:
2O2- + C

O2 +4e-

Cực dương cacbon bị ôxy hóa bởi oxy. Cực dương bị hao mòn dần và phải
được thay thế thường xuyên, do nó bị tiêu hao do phản ứng:
O2 + C

CO2

Ngược lại với anode, các catot gần như không bị tiêu hao trong quá trình
điện phân do không có ôxy ở gần nó. Catot cacbon đượ bảo vệ bởi nhôm trong
lò. Các catot bị ăn mòn chủ yếu là do các phản ứng điện hóa. Sa 5-10 năm, phụ
thuộc vào dòng điện sử dụng trong quá trình điện phân, các lò điện phân cần
phải sửa chữa toàn bộ do các catot đã bị ăn mòn hoàn toàn.
Điện phân nhôm bằng công nghệ Hall-Heroult tiêu hao nhiều điện năng,
nhưng các công nghệ khác luôn luôn có khuyết điểm về mặt kinh tế hay môi
trường hơn công nghệ này. Tiêu chuẩn tiêu hao năng lượng phổ biến là khoảng
14,5-15,5 kWh/kg nhôm được sản xuất. Các lò hiện đại có mức tiêu thụ điện
năng khoảng 12,8kWh/kg. Dòng điện để thực hiện công việc điện phân này đối
với các công nghệ cũ là 100.000-200.000 A. Các lò hiện nay làm việc với cường


độ dòng điện khoảng 350.000 A. Các lò thử nghiệm làm việc với dòng điện
khoảng 500.000 A.
Năng lượng điện chiếm khoảng 20-40% trong giá thành của sản xuất nhôm,
phụ thuộc vào nới đặt lò nhôm. Các lò luyện nhôm có xu hướng được đặt ở
những khu vực mà nguồn điện cung cấp dồi dào với giá điện rẻ như Nam Phi,
đảo miền nam New Zealand, Úc, Trung Quốc, Trung Đông, Nga và Quebec ở
Canada.
4.

Ứng dụng
Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt qua tất cả các kim

loại khác, trừ sắt, và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới.
Nhôm nguyên chất có sức chịu kéo thấp , nhưng tạo ra các hợp kim với nhiều
nguyên tố như đồng, kẽm, magie, mangan và silic. Khi được gia công cơ-nhiệt,
các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể.

Hình 5 : Một số ứng dụng của nhôm


Hình 6: Một số ứng dụng của nhôm
+ Các hợp kim nhôm tạo thành một thành phần quan trọng trong các máy
bay và tên lửa do tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối lượng.
+ Khi nhôm được bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ cả
ánh sáng và bức xạ nhiệt. Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng của ôxit
nhôm bảo vệ, nó không bị hư hỏng như các lớp bạc bao phủ vẫn hay bị. Trên
thực tế, gần như toàn bộ các loại gương hiện đại được sản xuất sử dụng lớp
phản xạ bằng nhôm trên mặt sau của thủy tinh. Các gương của kính thiên văn
cũng được phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở mặt trước để tránh các phản xạ
bên trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn với các tổn thương.
+ Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ phủ vàng để phủ vệ tinh
nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng, nhờ vào đặc tính hấp thụ bức
xạ điện từ của mặt trời tốt, mà bức xạ hồng ngoại vào ban đêm thấp.
+ Các hàng tiêu dùng có độ bền cao.
+ Các đường dây tải điện ( mặc dù độ dẫn điện của nó chỉ bằng 60% của
đồng, nhưng nhẹ hơn về khối lượng và giá thành rẻ hơn ).
+ Chế tạo máy móc.
+ Nhôm tinh khiết ( SPA ) chứa 99,980%- 99,999% nhôm được sử dụng trong
công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa CD.
+ Nhôm dạng bột thông thường được sử dụng để tạo màu bạc trong sơn. Các
bông nhôm có thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là trong xử lý gỗ- khi khô
đi, các bông nhôm sẽ tạo ra một lớp kháng nước rất tốt.

+ Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện đại được sản xuất
từ nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao.
+ Sự ôxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt, nó sử dụng để làm nguyên liệu rắn cho
tên lửa, nhiệt nhôm và các thành phần của pháo hoa.
+ Phản ứng nhiệt nhôm dùng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy
cao ( như crom, vonfram,...).

5.

Hạn chế


Nhôm là một trong ít các nguyên tố phổ biến nhất mà không có chức năng
có ích nào cho các cơ thể sống, nhưng có một số người bị dị ứng với nó – họ bị
các chứng viêm da do tiếp xúc với các dạng khác nhau của nhôm: các vết ngứa
do sử dụng các chất làm se da hay hút mồ hôi (phấn rôm), các rối loạn tiêu hóa
và giảm hay mất khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng từ thức ăn nấu trong
các nồi nhôm, nôn mửa hay các triệu chứng khác của ngộ độc nhôm do ăn uống
các sản phẩm như Kaopectate (thuốc chống tiêu chảy), Amphojel và Maalox
(thuốc chống chua). Đối với những người khác, nhôm không bị coi là chất độc
như các kim loại nặng, nhưng có dấu hiệu của ngộ độc nếu nó được hấp thụ
nhiều, mặc dù việc sử dụng các đồ nhà bếp bằng nhôm (phổ biến do khả năng
chống ăn mòn và dẫn nhiệt tốt) nói chung chưa cho thấy dẫn đến tình trạng ngộ
độc nhôm. Việc tiêu thụ qua nhiều các thuốc chống chua chứa các hợp chất
nhôm và việc sử dụng quá nhiều các chất hút mồ hôi chứa nhôm có lẽ là nguồn
duy nhất sinh ra sự ngộ độc nhôm. Người ta cho rằng nhôm có liên quan đến
bệnh Alzheimer, mặc dù các nghiên cứu gần đây đã bị bác bỏ.
Cần cẩn thận để không cho nhôm tiếp xúc với một số chất hóa học nào đó có
khả năng ăn mòn nó rất nhanh. Ví dụ, chỉ một lượng nhỏ thủy ngân tiếp xúc với
bề mặt của miếng nhôm có thể phá hủy lớp ôxit nhôm bảo vệ thông thường có

trên bề mặt các tấm nhôm. Trong vài giờ, thậm chí cả một cái xà có cấu trúc
nặng nề có thể bị làm yếu đi một cách rõ rệt. Vì lý do này, các loại nhiệt kế thủy
ngân không được phép trong nhiều sân bay và hãng hàng không, vì nhôm là
thành phần cấu trúc cơ bản của các máy bay.

B.

Hợp kim của nhôm
1.

Tính chất
Khối lượng riêng nhỏ (~2,7g/cm 3) nên hợp kim nhôm chỉ nặng bằng 1/3
thép, đó là tính chất đặc biệt được chú trọng khi các thiết bị cần chế tạo phải
chú trọng đến trọng lượng (trong ngành hàng không, vận tải...).
Tính chống ăn mòn trong khí quyển: do đặc tính ôxy hóa của nó đã biến lớp
bề mặt của nhôm thành ôxit nhôm (Al 2O3) rất xít chặt và chống ăn mòn cao
trong khí quyển, do đó chúng có thể dùng trong đa ngành mà không cần sơn bảo
vệ. Để tăng tính chống ăn mòn, người ta đã làm cho lớp ôxit nhôm bảo vệ dày
thêm bằng cách anode hóa.
Tính dẫn điện: tính dẫn điện của nhôm bằng 2/3 của đồng, nhưnng do nhôm
nhẹ hơn nên chúng được sử dụng nhiều hơn bởi nếu cùng truyền một dòng điện
thì dây nhôm nhẹ hơn bằng 1/2 ; ít bị nung nóng hơn...
Tính dẻo: rất dẻo, nên thuận lợi cho việc kéo thành dây, tấm, lá, băng, màng,
ép chảy thành các thanh có biên dạng đặc biệt( dung cho khung cửa, các loại tan
nhiệt... rất thuận tiện cho sản xuất).
Nhiệt độ nóng chảy: tương đối thấp nên thuận tiện cho việc nấu chảy khi
đúc, nhưng cũng làm nhôm và hợp kim nhôm không sử dụng được ở nhiệt độ
cao hơn 300-4000C.
Độ bền, độ cứng: thấp.

2.

Phân loại
a) Hợp kim nhôm biến dạng


Được chia làm hai loại là hợp kim nhôm biến dạng hóa bền được bằng
nhiệt luyện và hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền được bằng nhiệt
luyện.
Hi
Hình 7: Góc nhôm của giản đồ pha Al – nguyên tố hợp kim

b)

* Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền được bằng nhiệt luyện
+ Gồm các hợp kim có thành phần nằm bên phải điểm D, ở nhiệt độ thường
có tổ chức hai pha là dung dịch rắn và pha thứ hai.
+ Khi nung nóng đến nhiệt độ cao hơn giới hạn bão hòa pha thứ hai hòa tan
hết vào dung dịch rắn (có chuyển biến pha) nên có thể hóa bền được bằng
nhiệt luyện.
* Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền được bằng nhiệt luyện
+ Gồm các hợp kim có thành phần nằm bên trái điểm D.
+ Các hợp kim này có tổ chức là dung dịch rắn ở mọi nhiệt độ, không có
chuyển biến pha nên không thể hóa bền được bằng nhiệt luyện.
+ Muốn hóa bền chúng chỉ duy nhất bằng biến dạng nguội.
- Có một số ứng dụng sau:
Nhôm thương phẩm (>99,0%):
+Dùng trong công nghiệp hóa học, thực phẩm, đông lạnh, làm thùng chứa
( AA1060).
+Dùng làm dây cáp điện (dây trần hoặc dây bọc): AA1350

Tạp chất có hại trong nhôm sạch bao gồm : Fe, Si tạo nên các pha giòn
Hợp kim Al-Mn
Hợp kim Al-Mg
Hợp kim nhôm đúc
+ Gồm các hợp kim chứa khá nhiều nguyên tố hợp kim, có thành phần nằm
bên phải điểm C. Các hợp kim này có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, có tổ chức
cùng tinh nên tính đúc cao.
+ Do chứa nhiều pha thứ hai ( chủ yếu là hợp chất hóa học) nên khá giòn,
không thể biến dạng dẻo được, khả năng hóa bền bằng nhiệt luyện không
đáng kể.


+ Chế tạo sản phẩm chủ yếu bằng phương pháp đúc.
+ Là các loại hợp kim với khoảng Si rộng (5-20%) và có thêm Mg (0,3-0,5%)
để tạo pha hóa bền Mg2Si nên các hệ Al-Si-Mg phải qua hóa bền.
+ Cho thêm Cu (3-5%) vào hệ Al-Si-Mg để cải thiện cơ tính và có tính đúc tốt
do có các thành phần gần với cùng tin Al-Si-Cu nên được sử dụng trong đúc
piston (AA390.0), nắp máy của động cơ đốt trong.

3.

Hệ thống ký hiệu cho hợp kim nhôm
Loại biến dạng
1xxx: Nhôm sạch (>99,0%)

Loại đúc
1xx.x: Nhôm sạch dạng thỏi hoặc
dạng thương phẩm khác
2xx.x: Al-Cu
3xx.x: Al-Si-Mg, Al-Si-Cu

4xx.x: Al-Si
5xx.x: Al-Mg

2xxx: Al-Cu, Al-Cu-Mg
3xxx: Al-Mn
4xxx: Al-Si
5xxx: Al-Mg
6xxx: Al-Mg-Si
7xxx: Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu
7xx.x: Al-Zn
8xxx: Al- các hợp kim khác
8xx.x: Al-Sn
Ký hiệu nhôm và hợp kim của nhôm theo tiêu chuẩn của My
a) Đura
- Khái niệm: là hợp kim nhôm biến dạng điển hình được dùng rộng rãi
trong ky thuật hàng không.
- Thành phần, tính chất:
+ Thành phần : là hợp kim chủ yếu của 3 nguyên tố Al-Cu-Mg với Cu <
5%, Mg < 2%. Ngoài ra trong thành phần còn có thêm Fe, Si, Mn.
+ Tính chất:
Nói chung đura có độ bền khá cao nhất là sau khi nhiệt luyện σb=42 47 Kg/mm2.
Do có độ bền cao và nhẹ (γ = 2,8g/cm3) nên đura có độ bền riêng lớn
nhất. Độ bền riêng là tỷ số σb/γ, trong khi độ bền riêng của đura là 15-16 thì
của thép CT51 là 6-6,5 và của gang là 1,5-6.
- Ký hiệu, công dụng:
+ Ký hiệu: AlCu4Mg ( có 95% Al, 4% Cu và 1% Mg) hoặc AA 2014.
+ Công dụng: do có độ bền riêng cao nên đura được sử dụng phổ biến
trong ky thuật hang không (kết cấu máy bay, tàu vũ trụ,...), giao thông vận
tải ( dầm chịu lực xe tải, sườn tàu biển,...) hoặc làm dụng cụ thể thao...
b) Silumin

- Khái niệm: là hợp kim nhôm đúc được dùng rộng rãi nhất. Nó là hợp kim
được tạo nên từ cơ sở hệ hợp kim Al- Si. Ngoài ra trong thành phần còn có
thể có thêm Mg, Mn, Cu, Zn,...
- Phân loại: theo thành phần hóa học người ta chia silumin ra làm 2 nhóm:
+ Silumin đơn giản:


Là hợp kim nhôm đúc mà thành phần chính của nó là nhôm và silic ( Ví
dụ : AlSi13 có 87% Al và 13% Si, theo tiêu chuẩn của Liên Xô là AJI2 hay theo
tiêu chuẩn của My là AA423.0).
Silumin đơn giản có tính đúc rất tốt ( độ chảy loãng cao, khả năng điền
đầy khuôn lớn, độ nhẵn bề mặt rất cao ) nên được dùng để đúc định hình các
chi tiết có hình dạng phức tạp. Nhược điểm của nó là có rỗ khí, cơ tính thấp,
không có khả năng hóa bền được bằng nhiệt luyện. Dạng nhiệt luyện duy
nhất đối với nó là ủ ở khoảng 300 0C, làm nguội trong không khí. Thường
dùng làm vật liệu để đúc các chi tiết máy có hình dáng phức tạp, chịu tải
trọng nhẹ.
+ Silumin phức tạp:
Là hợp kim nhôm với 4- 10% Si và có thêm các nguyên tố hợp kim đặc
biệt như Cu, Mg, Zn, Mn,... ( Ví dụ: AlSi8Mg, AlSi6MgMnCu7, AlSi5MnCu3,...).
Do có thêm các nguyên tố hợp kim mà độ bền của silumin phức tạp cao hơn
hẳn nhất là sau khi nhiệt luyện. Thường dung làm các chi tiết máy quan
trọng như: thân máy nén, thân nắp động cơ ô tô (AJI4), pit tông ( AJI26 hay
AA390.0).

Tài liệu tham khảo
/> />%E1%BB%A7a_nh%C3%B4m
/> />