KHẢO sát các TÍNH CHẤT CÔNG NGHỆ của hợp KIM NHÔM амц CHO các ỨNG DỤNG đặc BIỆT

HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT CÔNG NGHỆ CỦA HỢP KIM NHÔM АМц
CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐẶC BIỆT
Phùng Tuấn Anh1, Kim Xuân Lộc2
1

Khoa Cơ khí - Học viện Kỹ thuật Quân sự
2
XN59/Z127 - Tổng cục CNQP
Phường Quang Trung, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên
Email:
TOM TẮT:
Bài báo trình bày một số kết quả nghiên cứu
xác định các tính chất công nghệ của hợp kim
nhôm biến dạng АМц và những thay đổi tổ chức,
cũng như tính chất của hợp kim АМц trong quá
trình tạo phôi. Kết quả thực nghiệm cho thấy, nhiệt
độ đúc phôi và ủ đồng đều hóa thành phần hợp
kim АМц được xác định khoảng (700±10)oC và
(560±5)oC tương ứng. Hợp kim АМц chịu gia công
biến dạng nguội rất tốt, mức độ biến dạng nguội

lên đến trên 70%. Với mức độ biến dạng nguội
70%, so với trạng thái ủ, độ cứng hợp kim tăng từ
35,1 HV3 lên đến 68,6 HV3, còn độ dẫn điện giảm
từ 45,6% IACS xuống 36,8% IACS. Các kết quả
đạt được là cơ sở để nghiên cứu chế tạo các bán
thành phẩm dạng tấm, thanh cán hoặc dây chuốt
nguội ứng dụng trong cơ khí chế tạo máy, công

nghiệp hóa chất, kỹ thuật điện, đặc biệt là các chi
tiết sử dụng trong lĩnh vực quân sự (dây vi sai…).

Từ khóa: hợp kim nhôm АМц, đúc, ủ đồng đều hóa, biến dạng nguội, độ cứng, độ dẫn điện

1. ĐẶT VẤN DỀ
Các hợp kim nhôm hệ Al-Mn là các hợp kim không
hóa bền được bằng nhiệt luyện, có cơ tính cao
hơn nhôm nguyên chất do được hợp kim hóa
thêm Mn, Si Fe, Mg, Ca,… Các hợp kim hệ này
kết hợp được đô bền vừa phải, khả năng gia công
tạo hình, khả năng hàn vảy, chống ăn mòn và dẫn
nhiệt tốt và được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật
cơ khí, kỹ thuật điện, hóa chất, quân sự,… [1-5].
Trong số các hợp kim hệ Al-Mn, hợp kim trên cơ
sở hai nguyên tố Al và Mn được nghiên cứu phổ
biến nhất là hợp kim АМц theo tiêu chuẩn Nga.

Mặc dù có nhiều ưu điểm và được ứng dụng khá
nhiều trong thực tế song các nghiên cứu về hợp
kim này được công bố không đầy đủ và rõ ràng.
Bài báo này tiến hành khảo sát thực nghiệm xác
định các tính chất công nghệ của hợp kim nhôm
biến dạng АМц và đánh giá khả năng gia công chế
tạo của hợp kim này trong sản xuất thực tiễn ở
Việt Nam.
2. THỰC NGHIỆM
Thành phần hóa học của hợp kim АМц được quy
định trong tiêu chuẩn ГОСТ 4784-97 (Nga), cụ thể
như trong Bảng 1.

Bảng 1. Thành phần hóa học của hợp kim АМц (ГОСТ 4784-97)

Si

Fe

≤0,6

≤0,7

Thành phần hóa học, % (khối lượng)
Nguyên tố
khác
Cu
Mn
Mg
Zn
Ti
Riêng Tổng
≤0,2 1,0-1,5 ≤0,2

Hợp kim АМц được tính toán và nấu luyện trong lò
điện trở trên cơ sở vật tư sẵn có trong nước bao
gồm nhôm thỏi A7, hợp kim trung gian

Trang 286

≤0,10

≤0,1

≤0,05

≤0,15

Al
Còn lại

Al-10Mn. Thành phần hóa học hợp kim АМц sau
nấu luyện (hợp kim nghiên cứu) được cho trong
Bảng 2.


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

Bảng 2. Thành phần hóa học của hợp kim АМц nghiên cứu
Thành phần, % (khối lượng)
Hợp kim nghiên
cứu
Si
Fe
Cu Mn Mg
Zn
Ti
V
АМц
0,06 0,26 0,20 1,05 0,01 0,01 0,02 0,01
Nhiệt độ rót đúc hợp kim được xác định nằm trong

khoảng (700±10)oC. Sau ủ đồng đều hóa, hợp kim
được cắt thành các mẫu có kích thước 60x10x6
mm (dài x rộng x dày) và tiến hành biến dạng cán
nguội với các mức độ biến dạng khác nhau và xác
định sự thay đổi độ cứng, độ dẫn điện cũng như
sự thay đổi tổ chức tế vi của hợp kim. Các thiết bị
thực nghiệm bao gồm lò nấu kim loại màu
(Nabertherm - Đức), lò ram và hóa già
(Nabertherm - Đức), máy đo độ cứng Vickers
Wilson Wolpert (Trung Quốc), thiết bị đo điện trở
Megger DLRO10 (Anh).

Al
98,38

biến dạng. Với mức độ biến dạng nguội 70%, khả
năng mẫu bị nứt và phá hủy vẫn chưa xảy ra. Điều
đó cho thấy khả năng gia công biến dạng nguội rất
cao của hợp kim nhôm АМц. Độ cứng của hợp
kim sau biến dạng cán nguội 70% từ trạng thái ủ
tăng từ 35,1 HV3 lên đến 68,6 HV3.

3. KẾT QUẢ VA THẢO LUẬN
Hợp kim sau đúc được thường được ủ đồng nhất
thành phần ở nhiệt độ (560±5)oC [3,6-8]. Nhiệt độ
ủ đồng nhất với hợp kim nhôm АМц nghiên cứu
được lựa chọn cụ thể là (560±5)oC. Sau ủ đồng
nhất, độ cứng của hợp kim đạt khoảng 35,1 HV3.
Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau ủ đồng nhất được
cho trên Hình 1. Theo [3,5], trên nền dung dịch rắn

 màu sáng là các hạt pha MnAl 6 màu tối phân bố
trên biên giới hạt. Hầu hết các hạt pha MnAl6 khá
nhỏ mịn, bên cạnh đó vẫn có một số hạt thô to.

Hình 2. Sự thay đổi độ cứng của hợp kim АМц
sau biến dạng cán nguội
Khảo sát độ dẫn điện của hợp kim cho thấy, độ
dẫn điện giảm dần theo mức độ biến dạng. Sự
phụ thuộc của độ dẫn điện vào mức độ biến dạng
được chỉ ra trên Hình 3. Biến dạng dẻo làm tăng
khuyết tật mạng tinh thể, làm nhỏ hạt dẫn đến sự
gia tăng biên giới hạt, làm tăng mức độ cản trở sự
chuyển động của các hạt mang điện, do đó làm
giảm tính dẫn điện của hợp kim [9-12].

Hình 1. Tổ chức tế vi hợp kim АМц sau ủ đồng
nhất ở nhiệt độ (560±5)oC trong 6 h
Tiến hành biến dạng bằng phương pháp cán
nguội các tấm mẫu hợp kim АМц với các mức độ
biến dạng khác nhau từ (10-70)%. Sự phụ thuộc
độ cứng của hợp kim vào mức độ biến dạng nguội
được chỉ ra trên Hình 2. Kết quả thực nghiệm cho
thấy, độ cứng của hợp kim tăng lên theo mức độ
Tổ chức tế vi của hợp kim АМц sau biến dạng
nguội với các mức độ biến dạng 40 và 70% được
cho trong Hình 4 và 5. Giản đồ nhiễu xạ tia X của
hợp kim sau biến dạng 70% được cho trong Hình

Hình 3. Sự thay đổi độ dẫn điện của hợp kim АМц
sau biến dạng cán nguội

6. Với mức độ biến dạng càng tăng, hạt càng bị
kéo dài theo phương biến dạng. Tổ chức tế vi của
hợp kim chỉ chứa pha MnAl6 phân tán trên nền
dung dịch rắn của nhôm.

Trang 287


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

Hình 4. Tổ chức tế vi của hợp kim АМц sau biến
dạng cán nguội 40%

Hình 5. Tổ chức tế vi của hợp kim АМц sau biến
dạng cán nguội 70%

Hình 6. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hợp kim АМц sau biến dạng cán nguội 70%
4. KẾT LUẬN
Hợp kim nhôm АМц sau đúc ở (700±10)oC và ủ
đồng nhất ở nhiệt độ (560±5)oC có tính dẻo khá
tốt, chịu được gia công biến dạng nguội với mức
độ biến dạng lên đến 70%. Độ cứng của hợp kim
tăng lên theo mức độ biến dạng, nhưng độ dẫn
điện lại giảm xuống. Với mức độ biến dạng nguội
70%, độ cứng và độ dẫn điện hợp kim đạt 68,6
HV3 (tăng so với 35,1 HV3 ở trạng thái ủ) và 36,8
%IACS (giảm so với 45,6 %IACS ở trạng thái ủ).
Tổ chức tế vi chỉ bao gồm một pha nền dung dịch

rắn  và pha phân tán MnAl6. Các kết quả này là
cơ sở bước đầu để nghiên cứu chế tạo các bán
thành phẩm dạng thanh cán, tấm cán hoặc dây
chuốt nguội ứng dụng trong các lĩnh vực chế tạo
máy, kỹ thuật điện, công nghiệp hóa chất và trong
lĩnh vực quân sự.

Trang 288

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Parson, N., and R. Ramanan. Optimising
AA3003 for extrudability and grain size
control. Extrusion Technology for Aluminum
Profiles Foundation, 2008.
2. Lacaze, J., S. Tierce, M.C. Lafont, Y. Thebault,
N. Pebere, G. Mankowski, C. Blanc, H.
Robidou, D. Vaumousse, and D. Daloz. Study
of the microstructure resulting from brazed
aluminium materials used in heat exchangers.
Materials Science and Engineering A, 2005,
413-414, pp. 317-321.
3.

P. A. Hollinshead and T. Sheppard.
Substructure morphology in aluminium alloys


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

AA 3003 and AA 3004. Mater.
Tech. 3 (1987) 1019-1024.

Sci.

4. Hsin-Wen Huang, Bin-Lung Ou and Cheng-Ting
Tsai.
Effect
of
Homogenization
on
Recrystallization and Precipitation Behavior of
3003 Aluminum Alloy. Materials Transactions,
Vol. 49, No. 2 (2008) pp. 250-259.
5. M. Pokova, M. Cieslar, J. Lacaze. Enhanced
AW3003
Aluminum
Alloys
for
Heat
Exchangers.
WDS'11
Proceedings
of
Contributed Papers, 2011, Part III, pp. 141146.
6. Ney Jose Luiggi. Isothermal Precipitation of
Commercial 3003 Al Alloys Studied by
Thermoelectric Power. Metallurgical and
Materials Transactions B, Vol. 28B (February
1997), pp. 125-133.

7. Patent CA 2725837 A1. Al-Mn based aluminium
alloy
composition
combined
with
a
homogenization treatment. Publication date:
Dec 17, 2009.

8. Patent EP 2305397 A2. Homogenization and
heat-treatment of cast metals. Publication
date: Apr 6, 2011.
9. Nguyễn Khắc Xương. Vật liệu kim loại màu. Hà
Nội: NXB KHKT, 2003.
10. Калачев Б.А., Ливанов Б.А., Елагин В.И.
Металловедение
и
термическая
обработка цветных металлов и сплавов.
М.: МИСиС, 2005 г.
11. B. D. Long, M. Umemoto, Y. Todaka, R.
Othman, H. Zuhailawati. Fabrication of high
strength Cu–NbC composite conductor by
high pressure torsion. Materials Science and
Engineering A 528 (2011) 1750-1756.
12. B. D. Long, R. Othman, M. Umemoto, H.
Zuhailawati. Spark plasma sintering of
mechanically alloyed in situ copper–niobium
carbide composite. Journal of Alloys and
Compounds 505 (2010) 510-515.

DETERMINING TECHNOLOGICAL PROPERITES OF AMts (АМц)
ALUMINUM ALLOY FOR SPECIAL APPLICATIONS
ABSTRACT
In this paper, the results of determining
technological properties and the changes in
microstructure and properties of AMts aluminum
alloy are reported. The experimental results
showed
that,
casting
and
homogenizing
temperatures of AMts aluminum alloy were at
temperature of (700±10)oC and (560±5)oC,
respectively. Alloy has an excellent ductility, and
can be subjected to cold rolling of 70% in
reduction. By cold-rolling degree of 70%, the alloy

hardness increases from 35.1 HV3 to 68.6 HV3,
whereas electrical conductivity decreases from
45.6% IACS to 36.8% IACS as compared to the
alloy in annealed condition. These results are the
basic to manufacture semi-finished products,
including plates, sheets, rods and wires, which can
be used for mechanical engineering, electrical
engineering, chemical industry, especially in the
military field.

Keywords: АМts aluminium alloy, casting, homogenizing, cold rolling, hardness, electrical conductivity

Trang 289