KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU

CHỈÅNG 7 : KIM LOẢI V HÅÜP KIM MU

Trong chỉång ny ta s nghiãn cỉïu cạc håüp kim khäng phi trãn cå såí sàõt âọ l
cạc håüp kim mu. Nhỉ â biãút kim loải mu chiãúm säú lỉåüng låïn trong cạc ngun täú kim
loải. Tuy nhiãn åí âáy ta chè kho sạt cạc kim loải mu thäng dủng nháút : nhäm, âäưng. km,
magiã, titan...
7.1.NHÄM V HÅÜP KIM NHÄM :
Vãư phỉång diãûn sn xút v sỉí dủng thç nhäm v håüp kim ca nọ chiãúm vë trê tỉïh
hai sau thẹp. Váût liãûu ny cọ cạc tênh cháút ráút ph håüp våïi nhiãưu cäng dủng khạc nhau,
trong mäüt säú trỉåìng håüp âem lải hiãûu qu kinh tãú låïn v khäng thãø thay thãú âỉåüc.
7.1.1.Khại niãûm v phán loải :
1-Nhäm ngun cháút :
Nhäm l ngun täú cọ mảng tinh thãø láûp phỉång tám màût, cọ
mu sạng bảc. Nhäm
cọ cạc âàûc âiãøm sau :
*Khäúi lỉåüng riãng nh (2,7 g/cm
3
) : chè bàòng khong 1/3 thẹp. Do váûy lm gim
khäúi lỉåüng kãút cáúu, chi tiãút, âỉåüc sỉí dủng räüng ri trong hng khäng, váûn ti...
*Cọ tênh chäúng àn mn nháút âënh trong khê quøn : do ln cọ låïp mng äxyt
(Al
2
O
3
) sêt chàût trãn bãư màût cọ tênh bo vãû cao.
*Cọ tênh dáùn âiãûn cao : tênh dán âiãûn kẹm hån vng, bảc, âäưng. Âäü dáùn âiãûn bàòng
62% Cu nhỉng khäúi lỉåüng riãng chỉa âãúdn 1/3 âäưng thç khi trong cng âiãưu kiãûn lm viãûc
dáy nhäm nhẻ bàòng mäüt nỉía dáy âäưng v bë nung nọng êt hån.
*Tênh do ráút cao : ráút dãù biãún dảng do khi kẹo såüi, dáy, dạt thnh táúm, bàng, lạ,
mng, ẹp thnh cạc thanh di cọ biãn dảng phỉïc tảp.
*Nhiãût âäü nọng chy tháúp (657

O
C).
*Âäü bãưn âäü cỉïng tháúp.
Cạc loải nhäm ngun cháút âỉåüc k hiãûu theo TCVN nhỉ sau : âỉïng âáưu l k
hiãûu hoạ hc ca nhäm, tiãúp sau âọ l säú chè hm lỉåüng nhäm.
Vê dủ : Al 99,999 chỉïa 99,999%Al
Al 99,98 chỉïa 99,98%Al.
2-Phán loải håüp kim nhäm :
Trong k thût háưu nhỉ khäng sỉí dủng nhäm ngun cháút m ch øỉ dủng håüp
kim nhäm. Håüp kim nhäm âỉåüc phán ra lm hai nhọm : håüp kim nhäm âục v håüp kim
nhäm biãún dảng.
1-Håüp kim nhäm biãún dảng : l cạc håüp kim chỉïa mäüt lỉåüng êt cạc ngun täú håüp kim cọ
thnh pháưn nàòm bãn trại âiãøm C (C') trãn gin âäư pha. Âãø sn xút cạc sn pháøm tỉì nhọm
håüp kim ny ngỉåìi ta dng phỉång phạp biãún dả
ng. Chụng âỉåüc chia ra lm hai phán nhọm
nh : khäng họa bãưn âỉåüc bàòng nhiãût luûn v họa bãưn âỉåüc bàòng nhiãût luûn.
a-Håüp kim nhäm biãún dảng khäng họa bãưn âỉåüc bàòng nhiãût luûn : gäưm cạc håüp
kim cọ thnh pháưn nàòm bãn trại âiãøm F. Cạc håüp kim ny cọ täø chỉïc l dung dëch ràõn åí
mi nhiãût âäü, khäng cọ chuøn biãún pha nãn khäng thãø họa bãưn âỉåüc bàòng nhiãût luûn.
Mún họa bãưn chụng chè duy nháút bàòng biãún dảng ngüi.

108
b-Hồỹp kim nhọm hoùa bóửn õổồỹc bũng nhióỷt luyóỷn : gọửm caùc hồỹp kim coù thaỡnh phỏửn
nũm bón phaới õióứm F, ồớ nhióỷt õọỹ thổồỡng coù tọứ chổùc hai pha laỡ dung dởch rừn vaỡ pha thổù hai.
Khi nung noùng õóỳn nhióỷt õọỹ cao hồn giồùi haỷn baợo hoỡa pha thổù hai hoỡa tan hóỳt vaỡo dung
dởch rừn (coù chuyóứn bióỳn pha) nón coù thóứ hoùa bóửn õổồỹc bũng nghióỷt luyóỷn.
Theo TCVN 1659-75 kyù hióỷu hồỹp kim nhọm biónỳ daỷng nhổ sau : õỏửu tión laỡ kyù
hióỷu cuớa nguyón tọỳ nhọm tióỳp sau laỡ kyù hióỷu caùc nguyón tọỳ hồỹp kim, caùc sọỳ õổùng sau
nguyón tọỳ hồỹp kim chố lổồỹng chổùa cuớa chuùng theo phỏửn trm.
Vờ duỷ : AlCu4,4Mg0,5Mn0,8 4,4%Cu; 0,5%Mg; 0,8%Mn; coỡn laỷi Al

AlCu4,4Mg1Fe1,5Mn0,6 4,4%Cu; 1%Mg; 1,5%Fe; 0,6%Mn; coỡn laỷi Al
2-Hồỹp kim nhọm õuùc : Gọửm caùc hồỹp kim chổùa khaù nhióửu caùc nguyón tọỳ hồỹp kim, coù thaỡnh
phỏửn nũm bón phaới õióứm C (C'). Caùc hồỹp kim naỡy coù nhióỷt õọỹ noùng chaớy thỏỳp hồn, coù tọứ
chổùc cuỡng tinh nón tờnh õuùc cao. Do chổùa nhióửu pha thổù hai (chuớ yóỳu laỡ hồỹp chỏỳt hoùa hoỹc)
nón khaù gioỡn, khọng thóứ bióỳn daỷng deớo õổồỹc, khaớ nng hoùa bóửn bũng nhióỷt luyóỷn khọng
õaùng kóứ. Chóỳ taỷo saớn phỏứm chuớ yóỳu bũng phổồng phaùp õuùc.
Theo TCVN1659-75 hồỹp kim nhọm õuùc kyù hióỷu nhổ hồỹp kim nhọm bióỳn daỷng chố
khaùc laỡ ồớ cuọỳi kyù hióỷu coù thóm chổợ õóứ chố laỡ hồỹp kim õuùc.
Vờ duỷ : AlSi12Cu2Mg1Mn0,6Ni1 12%Si; 2%Cu; 1%Mg; 0,6%Mn; 1%Ni; coỡn
laỷi laỡ Al. Chổợ chố hồỹp kim nhọm õuùc.
AlCu5Mg1Ni3Mn0,2 5%Cu; 1%Mg; 3%Ni; 0,2%Ni coỡn laỷi Al
AlSi7Mg0,3 7%Si; 0,3%Mg coỡn laỷi Al
Ngoaỡi hai loaỷi hồỹp kim nhọm thọng duỷng trón coỡn coù loaỷi hồỹp kim nhọm thióu kóỳt
õổồỹc chóỳ taỷo bũng luyóỷn kim bọỹt. Bũng caùch pha nguyón lióỷu dổồùi daỷng bọỹt theo thaỡnh
phỏửn quy õởnh vaỡ thióu kóỳt thaỡnh saớn phỏứm.

109
Hỗnh 7.1- Phỏn loaỷi hồỹp kim nhọm
7.1.2.Hồỹp kim nhọm bióỳn daỷng :
Ta chố nhión cổùu hồỹp kim nhọm hoùa bóửn õổồỹc bũng nhióỷt luyóỷn vỗ chuùng coù vai troỡ
quan troỹng trong nhaỡnh vỏỷt lióỷu.
1-Hồỹp kim nhọỳm vồùi 4% Cu :

Hồỹp kim nhọm vồùi 4% õọửng laỡ cồ sồớ cuớa hỏửu hóỳt caùc hồỹp kim nhọm bióỳn daỷng. Tổỡ
giaớn õọử pha Al-Cu ta thỏỳy rũng õọửng hoỡa tan khaù nhióửu trong nhọm ồớ nhióỷt õọỹ cao (5,65%
taỷi 548
o
C) nhổng laỷi giaớm rỏỳt maỷnh khi haỷ nhióỷt õọỹ (coỡn 0,5% ồớ nhióỷt õọỹ thổồỡng). Lổồỹng
õọửng dổ thổỡa õổồỹc tióỳt ra dổồùi daỷng hồỹp chỏỳt hoùa hoỹc CuAl
2II
(kyù hióỷu II õóứ chố hồỹp chỏỳt
naỡy õổồỹc hỗnh thaỡnh tổỡ traỷng thaùi rừn.
nhióỷt õọỹ thổồỡng tọứ chổùc cỏn bũng cuớa hồỹp kim laỡ dung dich rừn

chổùa 0,5%Cu
vaỡ mọỹt lổồỹng nhoớ CuAl
2II
(khoaớng 7%) coù õọỹ cổùng vaỡ õọỹ bóửn thỏỳp thỏỳp (200MPa). Khi
nung noùng õóỳn cao hồn õổồỡng giồùi haỷn hoỡa tan (520
o
C) pha CuAl

2II
hoỡa tan hóỳt vaỡo

vaỡ
chố coỡn laỷi mọỹt pha laỡ dung dởch rừn cua nhọm chổùa 4%Cu. Khi laỡm nguọỹi nhanh sau õoù
pha CuAl
2II
khọng kởp tióỳt ra nón ta coù dung dởch rừn quaù baợo hoỡa õọửng ồớ nhióỷt õọỹ thổồỡng
õọỹ bóửn tng lón mọỹt ờt (250 300MPa) vaỡ tổồng õọỳi deớo. Nhổng sau khi tọi tổỡ 5 õóỳn 7
ngaỡy õọỹ bóửn vaỡ õọỹ cổùng õaỷt õổồỹc giaù trở cao nhỏỳt (õóỳn 400MPa). Hióỷn tổồỹng naỡy goỹi laỡ hoùa
giaỡ tổỷ nhión. Nóỳu sau khi tọi ta tióỳn haỡnh nung noùng thỗ thồỡi gian õaỷt õọỹ cổùng vaỡ bóửn seợ ruùt
ngừn laỷi nhổng giaù trở seợ thỏỳp hồn. Nhióỷt õọỹ nung caỡng tng thỗ thồỡi gian õaỷt õọỹ bóửn , õọỹ
cổùng seợ caỡng ruùt ngừn nhổng giaù trở cuớa chuùng caỡng thỏỳp. quaù trỗnh naỡy goỹi laỡ hoùa giaỡ nhỏn
taỷo.
ữ
Tổỡ õoù thỏỳy rũng chóỳ õọỹ nhióỷt luyóỷn hồỹp kim nhọm %Cu nhổ sau : tióỳn haỡnh tọi vaỡ
hoùa giaỡ :
-Hoùa giaỡ tổỷ nhión tổỡ 5
ữ
7 ngaỡy nóỳu cỏửn õọỹ bóửn õọỹ cổùng cao nhỏỳt.
-Hoùa giaỡ nhỏn taỷo ồớ 100
ữ
200
o
C nóỳu cỏửn ruùt ngừn thồỡi gian vaỡ yóu cỏửu õọỹ bóửn õọỹ
cổùng vổỡa phaới.



2-ura (nhọm cổùng):

Hỗnh 7.2-Aớnh hổồớng cuớa nhióỷt õọỹ vaỡ thồỡi gian õóỳn quaù trỗnh hoùa giaỡ
110



2-Âu ra (nhäm cỉng) : Âura l håüp kim hãû Al-Cu-Mg ( 4%Cu; 0,5
÷
1,5%Mg) cạc
ngun täú håüp kim âàûc biãût l magiã lamg tàng mảnh hiãûu qu khi nhiãût luûn täi v ram.
Ngoi ra trong thnh pháưn ca âura thỉåìng cọ thãm Fe, Si v Mn. Fe v Si l tảp cháút
thỉåìng gàûp trong nhäm m khäng thãø khỉí b hãút âỉåüc, cn mangan âỉa vo âãø tàng tênh
chäúng àn mn.
Âura cọ täø chỉïc nhiãưu pha ngoi dung dëch ràõn thay thãú ca Cu v Mg trong nhäm
ra cn cọ cạc pha Mg
2
Al
3

; CuMgAl
2
(S); CuMg
5
Al
5
(T). Cạc pha ny âọng vai tr pha họa
bãưn cho âura, âàûc biãût l pha S v T.
Âàûc âiãøm ca âura :

-Âäü bãưn cao (
σ
b
= 450 - 480MPa), khäúi lỉåüng riãng nh (
γ
= 2,7 g/cm
2
) do âọ cọ
âäü bãưn riãng låïn (âäü bãưn riãng bàòng
σ
b
/
γ
) âãún 15 - 16km.
-Tênh chäúng àn mn kẹm do cọ nhiãưu pha cọ thãú âiãûn cỉûc khạc nhau. Âãø khàõc
phủc hiãûn tỉåüng ny ngỉåìi ta ph mäüt låïp nhäm mng lãn bãư màût âura bàòng cạn nọng.
Chãú âäü nhiãût luûn ca âura : täi åí nhiãût âäü 505 - 510
o
C trong nỉåïc v họa gi tỉû
nhiãn tỉì 5-7 ngy.

Âura âỉåüc sỉí dủng räüng ri trong cäng nghiãûp hng khäng v trong sinh hoảt


Hçnh 7.3-Täø chỉïc tãú vi ca âura sau nhiãût luûn














7.1.3.Håüp kim nhäm âục :
Håüp kim nhäm âục thỉåìng dng phäø biãún nháút trãn cå såí Al-Si v thnh pháưn ch
úu l cng tinh (do âọ thỉåìng gi l silumin). Cå tênh ca váût âục phủ thüc ch úu vo
täúc âäü ngüi v biãún tênh khi âục. Thỉåìng âục trong khn kim loải âãø nháûn âỉåüc täø chỉïc
nh mën do cọ täúc âäü ngüi låïn.
1-Silumin âån gin :
L håüp kim nhäm âục m thnh pháưn ch úu l nhäm v silic våïi hm lỉåü
ng silic
tỉì 10-13%. Täø chỉïc ch úu l cng tinh (Al+Si), ráút thä to (cạc tinh thãø Si cọ dảng hçnh

111
que) âäü bãưn v âäü do khạ tháúp (

σ
b
=130MPa;
δ
= 3%). Do váûy phi biãún tênh âãø náng
cao cå tênh. Dng mäüt häùn håüp múi (2/3NaF + 1/3NaCl) våïi t lãû 0,05 - 0,08% âãø biãún
tênh. Lục ny âiãøm cng tinh dëch vãư bãn phi v nhiãût âäü chy gim 10 - 20
0
C. Nhỉ váûy
håüp kim cọ täø chỉïc trỉåïc cng tinh gäưm Al + (Al +Si) v cng tinh ny khạ nh mën (tinh
thãø Si ráút nh) lm cå tênh oo (
σ
b
=180MPa;
δ
= 8%). Silumin âån gin cọ âàûc âiãøm l :
- Cọ tênh âục cao (do täø chỉïc ch úu l cng tinh)
-Cå tênh tháúp khäng họa bãưn âỉåüc bàòng nhiãût luûn.
Do âọ silumin âån gin thỉåìng dng âục âënh hçnh cạc chi tiãút hçnh dạng phỉïc tảp, u cáưu
âäü bãưn khäng cao.


b)
a)

Hçnh 7.4-Täø chỉïc tãú vi silumin trỉåïc biãún tênh (a) v sau biãún tênh (b)

2-Silumin phỉïc tảp :
Silumin phỉïc tảp cng cọ tênh âục täút nhỉng cå tênh cao hån do cọ thãm ngun
täú Cu, Mg cọ tạc dủng täút khi täi v họa gi ((
σ
b
=200 - 250MPa;
δ
= 1-6%). Cạc silumin
phỉïc tảp cọ thnh pháưn cạc ngun täú thay âäøi khạ räüng : 4-30%Si; < 1%Mg; 1-7%Cu.
Cäng dủng ca chụng l lm pit täng cạc loải âäüng cå vç nhẻ, dãù tảo hçnh va êt kẻt. Ngoi
ra cn lm thán v nàõp âäüng cå ä tä.
7.2.ÂÄƯNG V HÅÜP KIM ÂÄƯNG
7.2.1.Âäưng ngun cháút :
Âäưng l kim loải cọ kiãøu mảng láûp phỉång tám màût, khäng cọ âa hçnh. Âäưng
ngun cháút cọ mu â nãn cn gi l âäưng â. Âäưng cọ cạc âàûc âiãøm sau :
-Tênh dáùn âiãûn v dán nhiãût cao. Vãư tênh dáùn âiãûn chè âỉïng sau Au v Ag.
-Chäúng àn mn täút trong khê quøn, nỉåïc, nỉåïc biãøn hay kiãưm, axit hỉỵu cå do cọ
låïp ä xyt Cu
2
O trãn bãư màût.
-Tênh do ráút cao, dãù biãún dảng nọng, ngüi âãù chãú tảo thnh cạc bạn thnh pháøm.

-Âäü bãưn khäng cao làõm (
σ
b
= 220MPa ) nhỉng sau biãún dảng do tàng lãn âạng
kãø ((
σ
b
= 425MPa ).
-Tênh hn khạ täút nhỉïng khi chỉïa nhiãưu tảp cháút (âàûc biãût l ä xy) gim âi mảnh.

112