Nghiên cứu ảnh hưởng của hoá già phân cấp sau biên dạng nguội đến cơ tính và độ nhạy cảm với ăn mòn dưới ứng suất của hợp kim nhôm hệ Al Zn Mg chứa lượng nhỏ kim loại chuyển tiếp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN ĐỨC VĂN

NGUYỄN ĐỨC VĂN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HĨA GIÀ PHÂN
CẤP SAU BIẾN DẠNG NGUỘI ĐẾN CƠ TÍNH VÀ ĐỘ
KỸ THUẬT VẬT LIỆU

NHẠY CẢM VỚI ĂN MÒN DƯỚI ỨNG SUẤT CỦA
HỢP KIM NHÔM HỆ Al-Zn-Mg CHỨA LƯỢNG
NHỎ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

2006 - 2008
HÀ NỘI - 2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
*****
NGUYỄN ĐỨC VĂN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÓA GIÀ PHÂN CẤP
SAU BIẾN DẠNG NGUỘI ĐẾN CƠ TÍNH VÀ ĐỘ NHẠY
CẢM VỚI ĂN MỊN DƯỚI ỨNG SUẤT CỦA HỢP KIM
NHƠM HỆ Al-Zn-Mg CHỨA LƯỢNG NHỎ
KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU
MÃ SỐ:

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TS. NGUYỄN KHẮC XƯƠNG

HÀ NỘI - 2008


1

MỤC LỤC
Trang
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ................................................................ 1
Danh mục các bảng ............................................................................................ 4
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ............................................................................. 5
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 7
PHẦN I. TỔNG QUAN ................................................................................... 10
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................ 10
1.1. NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM BIẾN DẠNG ..................................... 10
1.1.1. Đặc điểm về tổ chức, tính chất của nhơm ...................................... 10
1.1.2. Tương tác của nguyên tố hợp kim với nhôm ................................. 12
1.1.3. Phân loại hợp kim nhôm ................................................................ 14
1.1.4. Tổ chức và tính chất của hợp kim nhơm sau biến dạng ................. 17
1.1.4.1. Định hướng tinh thể học hoặc TEXTUA biến dạng................. 17
1.1.4.2. Mật độ lệch sau biến dạng trong hợp kim nhôm ..................... 18
1.1.4.3. Sự đồng đều tổ chức và giảm khuyết tật đúc ........................... 18
1.2. ĐẶC ĐIỂM NHIỆT LUYỆN HỢP KIM NHƠM ................................ 19

1.2.1. Ủ nhơm và hợp kim nhơm.............................................................. 20
1.2.2. Tơi các hợp kim nhơm ................................................................... 22
1.2.3. Hố già hợp kim nhơm ................................................................... 23
1.3. ĂN MỊN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA ỨNG SUẤT .............................. 24
1.3.1. Ý nghĩa của ăn mòn ứng suất ......................................................... 24
1.3.2. Các phương pháp nghiên cứu ......................................................... 25
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn ứng suất .................................. 26
1.3.4. Chống ăn mòn ứng suất .................................................................. 29
1.4. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN HỢP KIM NHÔM ................................. 31
CHƯƠNG 2. HỢP KIM NHÔM HỆ Al-Zn-Mg ............................................. 38
2.1. TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT ............................................................... 38
2.1.1. Đặc điểm thành phần hợp kim hệ Al-Zn-Mg ................................. 38
2.1.2. Đặc điểm tổ chức hợp kim hệ Al-Zn-Mg....................................... 38
2.1.2.1. Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim .......................................... 39
2.1.2.2. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim chính .......................... 39
2.1.2.3. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim phụ (kim loại chuyển
tiếp) ....................................................................................................... 41
2.1.3. Nhiệt luyện hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg ...................................... 43
2.1.4. Ứng dụng của hợp kim Al-Zn-Mg ................................................. 44
2.2. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................................ 45
PHẦN II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ............................................................... 48
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ......... 48


2

3.1. LƯỢC ĐỒ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU ........................................... 48
3.2. QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM TRỰC GIAO BẬC HAI VÀ
PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HOÁ ĐA CHỈ TIÊU ........................................ 48
3.2.1. Quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai ..................................... 48

3.2.2. Tối ưu hóa đa chỉ tiêu ..................................................................... 56
3.2.3. Xây dựng hàm nguyện vọng yD ..................................................... 57
3.3. CÁC THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM ....................................................... 59
3.3.1. Khn đúc ...................................................................................... 59
3.3.2. Thiết bị phân tích thành phần ......................................................... 60
3.3.3. Thiết bị nhiệt luyện ........................................................................ 60
3.3.4. Thiết bị đo độ cứng ........................................................................ 60
3.3.5. Hiển vi quang học nghiên cứu tổ chức với sự trợ giúp của phần
mềm máy tính ........................................................................................... 61
3.3.6. Thiết bị thử thử kéo ........................................................................ 62
3.4. CHẾ TẠO MẪU NGHIÊN CỨU ......................................................... 62
3.4.1. Sơ đồ chế tạo mẫu nghiên cứu ....................................................... 62
3.4.2. Nấu hợp kim nghiên cứu ................................................................ 64
3.4.2.1. Ngun liệu .............................................................................. 64
3.4.2.2. Tính tốn phối liệu nấu hợp kim nghiên cứu ........................... 64
3.4.2.3. Nấu luyện hợp kim ................................................................... 66
3.5. QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN ............................................................. 67
3.6. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN BỀN ................................. 69
3.7. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ NHẠY CẢM ĂN MÒN ỨNG
SUẤT (PHƯƠNG PHÁP THỬ NHANH) .................................................. 69
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT ......................................................... 72
4.1. TỔ CHỨC TẾ VI.................................................................................. 72
4.2. XÁC ĐỊNH QUY TRÌNH HỐ GIÀ TỐI ƯU ................................... 74
4.2.1. Xây dựng các hàm mục tiêu ........................................................... 74
4.2.1.1. Xây dựng hàm mục tiêu y1 ....................................................... 74
4.2.1.2. Xây dựng hàm mục tiêu y2 ....................................................... 81
4.2.2. Giải bài toán tối ưu đa chỉ tiêu bằng hàm nguyện vọng ................ 82
4.2.2.1. Xây dựng mơ hình toán học hàm nguyện vọng yD .................. 84
4.2.2.2. Tối ưu hoá hàm nguyện vọng yD .............................................. 85
4.3. KẾT LUẬN........................................................................................... 85

4.4. ĐỀ XUẤT ............................................................................................. 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 87
PHỤ LỤC ......................................................................................................... 90


3

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
{111} - ký hiệu họ mặt (111)
<110> - ký hiệu họ phương [110]
[111] - ký hiệu phương 111
[110] - ký hiệu phương 110
fcc - lập phương tâm mặt
GP - vùng Guinier Preston
VRC - các đám mây nút trống
σb - giới hạn bền kéo [MPa]
Ψ - độ thắt tỷ đối [%]
δ - độ dãn dài tương đối [%]
ε - độ biến dạng [%]
HV - độ cứng Vicker [kG/mm2]
Δ - độ nhạy cảm ăn mịn [MPa]
E - mơđun đàn hồi [GPa]
G - mơđun trượt [GPa]
AA - tiêu chuẩn của Hội Nhôm (Aluminium Association)
ΓOCT - tiêu chuẩn Nga
TCVN - tiêu chuẩn Việt Nam
HKTG - hợp kim trung gian
HCHH - hợp chất hoá học
Me - nguyên tố hợp kim
Tnc - nhiệt độ nóng chảy [oC]

Tktl - nhiệt độ kết tinh lại [oC]
Tuktl - nhiệt độ ủ kết tinh lại [oC]
vngth - tốc độ nguội tới hạn [oC/s]
exp(x) - hàm ex


4

Danh mục các bảng
Trang
Bảng 1.1. Các tính chất vật lý cơ bản của nhơm ............................................. 11
Bảng 1.2. Đặc tính tương tác của một số nguyên tố thường gặp với nhôm ... 13
Bảng 1.3. Ký hiệu hợp kim nhôm theo AA .................................................... 16
Bảng 1.4. Ký hiệu và trạng thái gia công hợp kim nhôm ............................... 20
Bảng 1.5. Môi trường nhạy cảm với ăn mòn ứng suất của một số vật liệu .... 27
Bảng 1.6. Sự phát triển của các hệ hợp kim nhôm ......................................... 37
Bảng 2.1. Một số hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg .............................................. 38
Bảng 3.1. Giá trị bậc cơ bản và chặng biến đổi .............................................. 51
Bảng 3.2. Ma trận thí nghiệm.......................................................................... 54
Bảng 3.3. Thơng số của q trình hố già ....................................................... 55
Bảng 3.4. Giá trị thang nguyện vọng .............................................................. 56
Bảng 3.5. Giá trị trung gian của hàm mục tiêu ............................................... 58
Bảng 3.6. Thành phần và ký hiệu nhôm sạch kỹ thuật dạng thỏi ................... 64
Bảng 4.1. Kết quả nghiên cứu ......................................................................... 76
Bảng 4.2. Giá trị gán của hàm mục tiêu và thang nguyện vọng d .................. 82
Bảng 4.3. Xác định hệ số b0 và b1 ................................................................... 82
Bảng 4.4. Giá trị hàm nguyện vọng đặc trưng yD ........................................... 84


5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Trang
Hình 1.1. Sơ đồ phân loại hợp kim nhôm theo giản đồ pha ........................... 15
Hình 1.2. Hình ảnh phá hủy do ăn mịn ứng suất............................................ 25
Hình 1.3. Ăn mịn ứng suất gây nứt vùng chịu kéo ........................................ 25
Hình 1.4. Ăn mịn ứng suất với độ biến dạng khơng đổi ................................ 26
Hình 1.5. Mơ tả quá trình hàn khuấy ma sát ................................................... 30
Hình 1.6. Vết nứt ở chỗ khớp nối.................................................................... 31
Hình 1.7. Hình ảnh vết nứt ngang trên bề mặt ................................................ 31
Hình 1.8. Ảnh quang học cho thấy vết nứt bắt đầu từ mối hàn-với nền và phát
triển theo biên giới hạt .................................................................................... 31
Hình 1.9. Ảnh quang học cho thấy vết nứt bắt đầu từ vùng dung dịch rắn quá
bão hoà và phát triển theo biên giới hạt .......................................................... 31
Hình 1.10. So sánh một số đặc điểm của nhơm và thép ................................. 32
Hình 1.11. Sản lượng tiêu thụ nhôm của thế giới 1994 - 2004 ....................... 32
Hình 1.12. Dự báo tiêu thụ nhơm của thế giới 2020 ....................................... 33
Hình 1.13. Một số lĩnh vực ứng dụng hợp kim nhơm .................................... 34
Hình 1.14. Cầu hình cung ............................................................................... 34
Hình 1.15. Khớp nối gầm cầu ......................................................................... 34
Hình 1.16. Một số ứng dụng khác của hợp kim nhơm.................................... 35
Hình 2.1. Sự hoà tan của các nguyên tố hợp kim theo nhiệt độ .................... 40
Hình 2.2. Quy trình cơng nghệ ........................................................................ 46
Hình 3.1. Lược đồ quá trình nghiên cứu ......................................................... 48
Hình 3.2. Sơ đồ phương pháp quy hoạch thực nghiệm................................... 48
Hình 3.3. Quan hệ giữa hàm nguyện vọng và chỉ tiêu chất lượng.................. 57
Hình 3.4. Cấu tạo khn kim loại ................................................................... 59
Hình 3.5. Lị nung Nabertherm ....................................................................... 61
Hình 3.6. Máy đo độ cứng Struers Duramin - 2 ............................................. 61
Hình 3.7. Kính hiển vi quang học Axiovert 100A .......................................... 62

Hình 3.8. Máy thử kéo nén vạn năng ZDM 5/91 của Đức ............................. 62
Hình 3.9. Sơ đồ chế tạo mẫu nghiên cứu ........................................................ 63
Hình 3.10. Quy trình nhiệt luyện mẫu nghiên cứu ......................................... 67
Hình 3.11. Mẫu chưa ăn mịn .......................................................................... 68
Hình 3.12. Thử kéo mẫu bị đứt ....................................................................... 68
Hình 3.13. Mẫu chưa ăn mịn bị phá hủy ........................................................ 68
Hình 3.14. Mẫu đã bị ăn mịn .......................................................................... 68
Hình 3.15. Mẫu đã ăn mịn bị phá hủy ............................................................ 69
Hình 3.16. Sơ đồ gá mẫu thử ăn mịn ............................................................. 70
Hình 4.1. Mẫu sau đúc (x500)......................................................................... 72
Hình 4.2. Mẫu sau cán (x200) ......................................................................... 72


6

Hình 4.3. Mẫu thí nghiệm ở tâm (x200) ......................................................... 72
Hình 4.4. Mẫu thí nghiêm ở tâm (x500) ......................................................... 72
Hình 4.5. Mẫu tối ưu (x500) ........................................................................... 73
Hình 4.6. Mẫu tối ưu (x1000) ......................................................................... 73


1. Subject:
“Research effect on gradation ageing after cold deformation to
mechanical properties behaviour of materials and sensitivity below
stress corrosion in aluminium alloy system (Al-Zn-Mg) with small
quantity transition metal”.
2. Fundamental science and practical of subject:
- Aluminum and alloy aluminium are metal material applied wide
indicate after steel, in industry and difference field of application of
social life. This is light material, have high edicated strength, wellrelativistic weldability, heat conductibility, electrical conduction and

well-corrosion resistant, in case it is material anti-replacement material.
- That is new alloy system have high strength, well-technological
(deformationable), have wide applied prospective in aeronautics, sea
ship and automobile industry.
3. Research results of subject:
- Progressed melt in aluminium alloy system 7xxx (Al-Zn-Mg).
- Experimental planning conception, function application Harrington and
aided of Design-Expert software, discovered grade ageing behaviour
after conformable cold deformation ensure optimization parallel
mechanical properties behaviour of materials and corrosion resistant.


1. Tên đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của hoá già phân cấp sau biến dạng nguội đến
cơ tính và độ nhạy cảm với ăn mòn dưới ứng suất của hợp kim nhôm hệ
Al-Zn-Mg chứa lượng nhỏ kim loại chuyển tiếp”.
2. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Nhôm và hợp kim nhôm là vật liệu kim loại được ứng dụng rộng rãi,
chỉ sau thép, trong công nghiệp và trong các lĩnh vực khác nhau của đời
sống xã hội. Đây là loại vật liệu nhẹ, có độ bền riêng cao, có tính hàn
tương đối tốt, khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện và tính chống ăn mịn tốt,
trong một số trường hợp là vật liệu không thể thay thế.
- Đây là hệ hợp kim mới có độ bền cao, có tính cơng nghệ tốt (gia cơng
biến dạng), có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong hàng không, tầu biển,
ô tô.
3. Kết quả của đề tài:
- Đã tiến hành nấu luyện được hợp kim nhôm hệ 7xxx (Al-Zn-Mg).
- Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, ứng dụng hàm nguyện
vọng Harrington và có sự trợ giúp của phần mềm Design-Expert, đã tìm
ra chế độ hố già phân cấp sau biến dạng nguội thích hợp đảm bảo tối

ưu đồng thời chỉ tiêu cơ tính và tính chống ăn mịn.


7

MỞ ĐẦU
Nhôm và hợp kim nhôm là vật liệu kim loại được ứng dụng rộng rãi,
chỉ sau thép, trong công nghiệp và trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống
xã hội. Đây là loại vật liệu nhẹ, có độ bền riêng cao, có tính hàn tương đối tốt,
khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện và tính chống ăn mịn tốt, trong một số trường
hợp là vật liệu không thể thay thế. Hiện nay có rất nhiều mác hợp kim nhơm
biến dạng đã được sản xuất và phục vụ cho các ngành quốc phịng, cơng
nghiệp chế tạo máy, cơng nghiệp xây dựng, giao thông vận tải. Trong công
nghiệp hàng không, vũ trụ, hợp kim nhôm dùng để chế tạo các chi tiết của
máy bay, tên lửa, rađa, ống phóng, khớp nối, thùng chứa nhiên liệu, … Trong
các cơng trình xây dựng, rất nhiều kết cấu được chế tạo bằng hợp kim nhôm
đã đáp ứng các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật như nhẹ, bền, rẻ, đồng thời thoả mãn
yêu cầu trang trí, thẩm mỹ.
Khoa học kỹ thuật càng ngày phát triển, nhu cầu sử dụng vật liệu càng
tăng lên. Vật liệu sử dụng phổ biến là thép đáp ứng được độ bền và các chỉ
tiêu cơ tính cho nhiều kết cấu, nhưng thép có nhược điểm là khối lượng riêng
lớn (7,83.103 kg/m3) làm tăng trọng lượng của cơng trình. Hợp kim nhơm là
vật liệu có rất nhiều triển vọng, với chế độ nhiệt luyện hợp lý, hợp kim nhôm
sẽ đáp ứng về độ bền và các chỉ tiêu khác. Ngoài ra hợp kim nhơm cịn có khả
năng chịu ăn mịn tốt thích hợp với các kết cấu ngồi trời. Ưu điểm nổi bật
của hợp kim nhôm là khối lượng riêng thấp nên giảm được trọng lượng của
thiết bị và tiết kiệm năng lượng vận chuyển.
Một trong những nhiệm vụ của ngành cung cấp vật liệu là phát triển
hợp kim nhôm để đáp ứng nhu cầu vật liệu cho ngành hàng không và ô tô với
mong muốn giảm khối lượng và tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu mà vẫn đáp

ứng được độ bền. Vật liệu đầu tiên là hợp kim hệ Al-Li dạng tấm mỏng, có độ
bền cao, đùn ép làm cánh máy bay và dạng thỏi cán cho khung thân máy bay.


8

Với khối lượng nhẹ làm tăng hiệu quả kinh tế cho ngành ô tô, ứng dụng trong
một số chi tiết như bộ phận giảm chấn và nắp che, với hình dạng và cơ tính
phụ thuộc vào đặc điểm làm việc. Bộ phận giảm xung, ngăn ngừa va đập
mạnh phải kết hợp độ bền và khả năng tạo hình biến dạng dẻo thích hợp, khi
đó các hợp kim hệ 7xxx (Al-Zn-Mg) tỏ ra ưu việt hơn cả.
Để nâng cao chất lượng sản phẩm và công nghệ sản xuất hàng loạt lớn,
việc nghiên cứu cần phải được đầu tư tiếp tục có liên quan tới nhiều vấn đề
như: thành phần hoá học, động học chuyển pha khi kết tinh từ kim loại lỏng,
tiết pha từ dung dịch rắn q bão hồ, cơng nghệ hoá bền, nhiệt luyện và cơ
nhiệt luyện hợp kim nhôm biến dạng.
Mục tiêu của đề tài này là “Nghiên cứu ảnh hưởng của hoá già phân
cấp sau biến dạng nguội đến cơ tính và độ nhạy cảm với ăn mịn dưới ứng
suất của hợp kim nhơm hệ Al-Zn-Mg chứa lượng nhỏ kim loại chuyển tiếp”.
Nghiên cứu được tiến hành theo các nội dung sau:
- Vật liệu nghiên cứu thuộc hệ hợp kim Al-Zn-Mg có chứa lượng nhỏ Mn,
Cr, Ti, có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong hàng khơng, tầu biển, ô tô.
- Nghiên cứu chế tạo hợp kim có thành phần mong muốn.
- Tìm ra chế độ hố già phân cấp sau biến dạng nguội thích hợp đảm bảo tối
ưu hố đồng thời chỉ tiêu cơ tính và tính chống ăn mịn bằng phương pháp
quy hoạch thực nghiệm, ứng dụng hàm nguyện vọng Harrington và có sự
trợ giúp của phần mềm máy tính.


9

Điểm mới của luận văn:
- Đối với vật liệu hoá bền tiết pha phân tán, cơng nghệ hố già phân
cấp làm biến đổi mạnh tổ chức của hợp kim, tạo ra những tính chất
có lợi đặc biệt là nâng cao độ bền trong khi vẫn duy trì độ dẻo, dai ở
mức cần thiết, cải thiện tính chống ăn mịn dưới ứng suất.
- Tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng các thơng số của quy trình cơng
nghệ hố già hai cấp như nhiệt độ và thời gian hoá già cấp I và cấp
II, đến các chỉ tiêu cơ tính bằng phương pháp quy hoạch thực
nghiệm. Trong luận văn đã áp dụng phương pháp hàm nguyện vọng
Harrington với sự trợ giúp của phần mềm Design-Expert để xác
định được quy trình hố già phân cấp hợp kim nhôm biến dạng hệ
Al-Zn-Mg, đảm bảo tối ưu đồng thời các chỉ tiêu (độ bền và khả
năng chống ăn mịn dưới ứng suất), từ đó cho phép có thể ứng dụng
tốt vào thực tế sản xuất.
Sau một thời gian làm việc tích cực, dưới sự hướng dẫn của GS.TS.
Nguyễn Khắc Xương, tơi đã hồn thành tốt đề tài nghiên cứu. Trong quá trình
thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ to lớn và có hiệu quả của tập thể
cũng như cá nhân trong Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học
Giao thơng vận tải và các đơn vị khác có liên quan. Tơi xin bày tỏ lịng biết
ơn đối với Thầy giáo hướng dẫn và các đơn vị đã giúp tôi hoàn thành tốt luận
văn tốt nghiệp. Do hạn chế về mặt thời gian, thiết bị, cũng như các yếu tố chủ
quan và khách quan, nên luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót.
Rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của các Thầy, Cơ và các
bạn đồng nghiệp để luận văn được hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn !


10

PHẦN I. TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM BIẾN DẠNG
1.1.1. Đặc điểm về tổ chức, tính chất của nhơm
Ngày nay nhơm là kim loại rất quen thuộc trong đời sống, với sản
lượng nhôm và hợp kim nhơm đứng ở vị trí thứ hai sau thép. Hợp kim nhơm
có ưu điểm chính là: trọng lượng riêng nhỏ (độ bền riêng của hợp kim nhôm
khoảng 16,5 Km so với của thép là 15,4 Km), độ dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, khả
năng chống ăn mòn trong nhiều môi trường khá tốt.
Khi nhôm tương tác với các nguyên tố khác tạo ra các hợp kim nhôm
với những ưu điểm vượt trội, dùng làm vật liệu kết cấu trong công nghiệp,
trong xây dựng, dân dụng, …
Nhôm là kim loại khơng có chuyển biến thù hình, có kiểu mạng tinh thể
là mạng lập phương diện tâm với thông số mạng a = 4,04 Å. Đường kính
nguyên tử 2,86 Å, cấu hình điện tử của nhơm có dạng 1s22s22p63s23p1, thế ion
hố của điện tử lớp 3p bằng 5,98 eV, của điện tử lớp 3s bằng 18,82 eV và
28,44 eV. Tương ứng với các thế ion ấy, có thể xuất hiện các ion Al+1 và Al+3.
Bên cạnh ơxít Al2O3 rất bền, có thể tồn tại các hợp chất Al2O, AlF, AlCl rất
kém ổn định.
Khối lượng riêng của nhôm ρ = 2,7 g/cm3, nhơm ngun chất có tính
chống ăn mịn cao do lớp màng ơxít Al2O3 mỏng và rất xít chặt được hình
thành trên lớp bề mặt [11].
Tính dẫn điện và dẫn nhiệt của nhơm cao, nhiệt độ nóng chảy thấp. Cơ
tính của nhơm sạch thấp nên ít được sử dụng làm các chi tiết máy.
Một số tính chất vật lý quan trọng của nhơm được trình bày ở (bảng
1.1).


11

Bảng 1.1. Các tính chất vật lý cơ bản của nhơm
Số thứ tự
Khối lượng ngun tử, (g/mol)
Hố trị
Cấu trúc mạng tinh thể
Nhiệt độ nóng chảy, (oC)

13
26,981
3
fcc
660,24

Nhiệt độ sơi, (oC)

2520

Nhiệt dung riêng trung bình (0 - 100 oC), (cal/g.oC)

0,219

Độ dẫn nhiệt (0 - 100 oC), (cal/cms.oC)

0,57

Hệ số giãn nở (0 - 100 oC) (x10-6/oC)

23,5

Điện trở suất ở 20 oC, (µΩcm)

2,69

Khối lượng riêng ở 20 oC, (g/cm3)
Môđun đàn hồi E, (GPa)
Môđun trượt G, (GPa)
Hệ số Poisson

2,698
70,6
27
0,34

Nhôm nguyên chất rất dẻo Ψ = 85 %, δ = 40 % nên rất dễ biến dạng ở
trạng thái nguội và trạng thái nóng. Tính gia công cắt của nhôm thấp do nhôm
dẻo nên phoi quánh. Các tạp chất thường có của nhơm là sắt (Fe), silic (Si).
Sắt là nguyên tố có hại, do sắt tạo với nhơm pha tương ứng với cơng thức
FeAl3 dịn, nên với lượng sắt dù nhỏ, ở biên giới hạt vẫn có cùng tinh (Al +
FeAl3). Tổ chức này làm giảm mạnh độ dẻo của nhơm vì vậy lượng sắt cho
phép trong nhôm kỹ thuật rất nhỏ (tổng lượng tạp chất Fe + Si + Cu + Zn + Ti
+ … không vượt quá 0,05 % trong nhôm độ sạch cao và 1 % trong nhơm kỹ
thuật).
Cơ tính của nhơm phụ thuộc vào độ sạch và trạng thái gia công biến
dạng. Độ sạch càng cao nhơm càng dẻo, cịn trong một giới hạn nhất định


12

biến dạng nguội càng lớn nhôm càng bền, tuy nhiên độ dẻo sẽ giảm. Đối với
nhôm sạch 99,996 % sau cán nguội có σb = 114 MPa, sau khi ủ giảm xuống

còn σb = 48 MPa, độ dãn dài tương ứng với hai trạng thái này là δ = 5,5 % và
48,8 %.
Nhơm là kim loại có hoạt tính hố học cao, ở ngồi khơng khí tạo màng
ơxít nhơm. Màng ơxít nhơm khơng có rỗ xốp, độ xít chặt cao và liên kết bền
với nền kim loại. Chiều dày của màng này phụ thuộc vào nhiệt độ, ở nhiệt độ
thường màng này dày khoảng 5 - 10 nm, khi nung lên nhiệt độ cao gần nhiệt
độ chảy, chiều dày của màng có thể tới 200 nm. Do vậy nhơm có tính ổn định
ăn mịn khá cao trong nhiều mơi trường hố học. Khả năng chống ăn mịn của
nhơm phụ thuộc vào thành phần tạp chất và đặc tính của mơi trường, đối với
mơi trường có hỗn hợp axít HCl và HF hoặc mơi trường kiềm NaOH nhơm bị
ăn mịn rất nhanh.
Nhơm ngun chất mềm, dẻo, chống ăn mịn và dẫn điện tốt. Được sử
dụng ở dạng tấm và dây cáp dẫn điện. Để làm vật liệu kết cấu, chế tạo những
chi tiết u cầu độ bền cao thì nhơm ngun chất khơng đáp ứng được độ bền.
Vì vậy phải hợp kim hố nhơm để tạo ra các hợp kim đáp ứng yêu cầu độ bền
cao, ví dụ ứng dụng trong ngành hàng khơng, xe cộ, khí tài qn sự, …
1.1.2. Tương tác của nguyên tố hợp kim với nhôm
Qua các nghiên cứu khả năng hoà tan của nguyên tố hợp kim vào nhơm
[11] chỉ ra rằng khơng có ngun tố hợp kim nào tạo được với nhơm dung
dịch rắn hồ tan vơ hạn. Độ hồ tan tăng lên theo vị trí sắp xếp ngun tố gần
nhơm trong bảng tuần hồn Mendeleev.
Các nguyên tố Bi, Na, Pb, Cd, ... ngay ở trạng thái lỏng cũng chỉ hồ
tan có hạn và tạo ra giản đồ dạng đơn tinh. Các nguyên tố kim loại chuyển
tiếp Ti, Mo, Zr, và Cr tạo ra giản đồ dạng bao tinh có hợp chất hố học. Các


13

ngun tố cịn lại tạo với nhơm giản đồ có phản ứng cùng tinh [11] (bảng
1.2).

Bảng 1.2. Đặc tính tương tác của một số nguyên tố thường gặp với nhôm
Số thứ tự

Nhiệt

Độ hồ tan

trong bảng

độ nóng

Dạng giản đồ pha

tuần hồn

chảy

từ phía nhơm

Mendeleev

(oC)

Liti

3

179

Cùng tinh có HCHH

6,67

Berili

4

1264

Cùng tinh khơng có HCHH

0,05

Bor

5

2300

Cùng tinh có HCHH

0,05

Natri

11

97,7

Đơn tinh khơng có HCHH

0,002

Magie

12

651

Cùng tinh có HCHH

17,40

Silic

14

1440

Cùng tinh khơng có HCHH

1,65

Titan

22

1665

Bao tinh có HCHH

0,28

Vanadi

23

1900

Bao tinh có HCHH

0,37

Crom

24

1875

Bao tinh có HCHH

0,72

Mangan

25

1248

Cùng tinh có HCHH

1,40

Sắt

26

1535

Cùng tinh có HCHH

1,40

Niken

28

1455

Cùng tinh có HCHH

0,05

Đồng

29

1083

Cùng tinh có HCHH

5,65

Kẽm

30

419,5

Cùng tinh khơng có HCHH

85,2

Ziriconi

40

1852

Bao tinh có HCHH

0,28

Molipden

42

2625

Bao tinh có HCHH

0,20

Bạc

47

960,5

Cùng tinh có HCHH

55,6

Cadimi

48

320,9

Đơn tinh khơng có HCHH

0,45

Thiếc

50

321,9

Cùng tinh khơng có HCHH

0,02

Stibi

51

503,5

Cùng tinh có HCHH

0,1

Xeri

58

804

Cùng tinh có HCHH

0,05

Chì

82

327,4

Đơn tinh có HCHH

0,2

Bismut

83

271

Đơn tinh khơng có HCHH

0,2

Kim loại

cực đại
(theo khối lượng)


14

Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp có tác dụng cải thiện độ hạt khi kết
tinh và nâng cao tính ổn định chống ăn mòn dưới tác dụng của ứng suất. Khi
có mặt trong nhơm, các kim loại này làm biến đổi rất mạnh tổ chức cả về sự
phân bố các pha cũng như hình dạng của biên giới hạt. Thúc đẩy quá trình tiết
pha η, T, S từ dung dịch rắn α ở trạng thái nhỏ mịn phân tán, mặt khác chúng
tạo nên hình dạng răng cưa và kéo dài biên giới tổng cộng của hạt α.
Khi đúc nhôm do nguội nhanh, sự khuếch tán xảy ra không kịp nên
trong các thỏi đúc hợp kim nhôm thể hiện rõ nét các đặc tính thiên tích, ở hợp
kim nhơm biểu hiện thiên tích vùng thuận và vùng nghịch khá mạnh. Khảo sát

thiên tích nhánh cây ta thấy quy luật phân bố nồng độ giảm dần về phía trục
nhánh cây của các nguyên tố tạo với nhôm cùng tinh như Cu, Mg, Mn, Si, …
Nguyên tố Ti, Zr, Cr, nồng độ của chúng nghèo dần khi đi từ trục nhánh cây
ra ngồi biên giới. Hậu quả của thiên tích nhánh cây tạo ra tổ chức thừa như
các cùng tinh thừa bao quanh biên giới hạt trong tổ chức tế vi của hợp kim
nhôm biến dạng. Bằng cách áp dụng ủ khuếch tán có thể khử bỏ được dạng
thiên tích này để tránh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Tổ chức hợp kim nhơm biến dạng nhỏ mịn, mật độ xít chặt so với sau
khi đúc, thiên tích nhánh cây, rỗ xốp bọt khí giảm đi đáng kể.
1.1.3. Phân loại hợp kim nhơm
Do có độ bền cao hơn, nên hợp kim nhơm được sử dụng rộng rãi hơn
trong kỹ thuật. Hầu hết các hợp kim nhôm thông dụng hiện nay được chế tạo
bằng cách nấu chảy. Theo giản đồ pha các hợp kim nhôm được phân thành
hợp kim nhôm đúc và hợp kim nhơm biến dạng (hình 1.1).


15
T, oC
L
L+α
α
II
Cùng tinh

I
α + βII
a

c

Al

% Me
1

2

Hình 1.1. Sơ đồ phân loại hợp kim nhôm theo giản đồ pha
I - Hợp kim nhôm biến dạng; II - Hợp kim nhôm đúc
1 - Hợp kim nhơm biến dạng khơng hố bền bằng nhiệt luyện
2 - Hợp kim nhơm biến dạng có hố bền bằng nhiệt luyện
Hợp kim nhôm biến dạng là hợp kim nhơm có thành phần các ngun
tố hợp kim nằm trong giới hạn của dung dịch rắn α, tức là ở bên trái điểm (c).
Hợp kim nhôm biến dạng không chứa cùng tinh nên dễ biến dạng không
những ở nhiệt độ vùng một pha mà ngay cả ở nhiệt độ thường. Các hợp kim
bên trái điểm (a) là các hợp kim nhơm biến dạng khơng hố bền được bằng
nhiệt luyện, còn các hợp kim ở bên phải điểm (a) (thành phần từ a đến c) là
các hợp kim nhôm biến dạng hoá bền được bằng nhiệt luyện. Các hợp kim
này ở nhiệt độ thường ngồi dung dịch rắn α cịn có pha thứ hai, khi nung
nóng pha này hồ tan vào dung dịch rắn, khi làm nguội nhanh sẽ nhận được
dung dịch rắn quá bão hoà. Dưới tác dụng của năng lượng (q trình nung
nóng, hoặc biến dạng) dung dịch rắn q bão hồ này sẽ bị phân hố tiết ra
các pha phân tán làm tăng độ bền của hợp kim. Các nhóm hợp kim này được


16

sử dụng nhiều do khả năng biến dạng tạo hình thuận lợi cũng như sự thay đổi
tổ chức và cơ tính, đạt được khả năng làm việc tốt hơn.
Các hợp kim bên phải điểm (c) trong tổ chức chứa cùng tinh có nhiệt

độ nóng chảy thấp được xếp vào loại hợp kim nhôm đúc, các hợp kim nhôm
đúc trước cùng tinh có tổ chức (α + cùng tinh) có thể được tăng bền bằng
nhiệt luyện, nhưng hiệu quả hoá bền giảm dần khi nồng độ tiến dần tới điểm
cùng tinh. Do có nhiều pha thứ hai dịn (thường là hợp chất hố học) nên các
hợp kim này thường dịn, khó biến dạng. Nhơm và hợp kim của nó có ứng
dụng rất rộng rãi trong kỹ thuật và đời sống, để chế tạo các chi tiết máy hoặc
kết cấu xây dựng, nhôm được sử dụng ở dạng hợp kim.
Bằng kỹ thuật kết hợp với biến dạng dẻo làm tăng khuyết tật mạng, đặc
biệt là mật độ lệch và biên giới hạt với nhiệt luyện hoá bền tiết pha phân tán
để nâng cao cơ tính của hợp kim nhơm biến dạng. Mục tiêu chính của luận
văn này là nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hố già đến tổ chức và tính chất
của hợp kim nhôm biến dạng hệ Al-Zn-Mg.
Theo tiêu chuẩn của Hội Nhôm (Aluminium Association - AA) các hợp
kim nhôm được chia làm 8 nhóm, ký hiệu theo hệ thống số (bảng 1.3).
Bảng 1.3. Ký hiệu hợp kim nhôm theo AA
TT

Hợp kim nhôm biến dạng

TT

Hợp kim nhôm đúc

1

1xxx: Nhôm sạch (Al > 99 %)

1

1xx.x: Nhôm sạch (Al > 99 %)

2

2xxx: Al-Cu, Al-Cu-Mg

2

2xx.x: Al-Cu

3

3xxx: Al-Mn

3

3xx.x: Al-Si-Cu, Al-Si-Mg

4

4xxx: Al-Si

4

4xx.x: Al-Si

5

5xxx: Al-Mg

5

5xx.x: Al-Mg

6

6xxx: Al-Mg-Si

6

6xx.x: Khơng có

7

7xxx: Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu

7

7xx.x: Al-Zn

8

8xxx: Al-các ngun tố khác

8

8xx.x: Al-Sn

xxx: Tra theo tiêu chuẩn

xx.x: Tra theo tiêu chuẩn

17

1.1.4. Tổ chức và tính chất của hợp kim nhơm sau biến dạng
Nhơm và hợp kim của nhơm có độ dẻo cao nhờ đó bằng phương pháp
gia cơng áp lực có thể chế tạo các bán thành phẩm biến dạng như tấm, ống,
thanh, ...
Tuỳ theo nhiệt độ xảy ra biến dạng, người ta phân thành biến dạng
nguội, biến dạng nóng. Biến dạng nguội là biến dạng được tiến hành ở nhiệt
độ thấp hơn (0,25 - 0,3)Tnc, biến dạng nóng là biến dạng được tiến hành ở
nhiệt độ lớn hơn (0,5 - 0,6)Tnc. Biến dạng dẻo gây biến đổi mạnh tổ chức và
do đó ảnh hưởng lớn đến tính chất của nhôm và hợp kim nhôm.
Phụ thuộc vào phương pháp gia cơng và hình dạng chi tiết, các tinh thể
sẽ có hình dạng khác nhau, trong dây kim loại tinh thể có dạng sợi, thớ cịn
trong các tấm cán nó có dạng vẩy hay dạng tấm.
Các phần tử pha liên kim loại sẽ phân bố tương ứng với sự định hướng
của hạt. Chúng sắp xếp kéo dài theo phương biến dạng chính.
1.1.4.1. Định hướng tinh thể học hoặc TEXTUA biến dạng
Hệ trượt chủ yếu của nhôm là {111}, <110>. Trong các thỏi nhôm ép
quan sát thấy sự định hướng theo chiều trục các phương tinh thể [111] và
[100]. Phần lớn các hạt định hướng sao cho phương [111] song song với trục
thỏi ép, còn 5 - 30 % các hạt còn lại định hướng phương [100] theo trục của
thỏi.
Đối với tấm cán quan sát thấy textua (110) [112]. Ở đây các mặt (110)
của hạt song song với mặt tấm cán, còn phương [112] song song với phương
cán. Mức độ textua biến dạng xác định bởi số lượng các hạt có định hướng
tinh thể theo phương biến dạng. Mức độ này tăng lên khi tăng nhiệt độ và
mức biến dạng đến một giá trị tới hạn.
Quá trình trượt để tạo ra biến dạng dư kèm theo quá trình quay của mỗi

hạt tinh thể. Sự quay của tinh thể cũng là sự quay của mặt trượt và xu hướng


18

chung là tiến gần về trục biến dạng chính. Biến dạng càng lớn, mức độ quay
càng nhiều và đến một mức nào đó các hạt có định hướng gần giống nhau,
trùng với trục biến dạng chính (textua biến dạng), nó thể hiện rõ khi với mức
độ biến dạng lớn (70 - 90 %) theo độ giảm tiết diện ngang.
Cơ tính của kim loại sau khi biến dạng nóng phụ thuộc vào sự thay đổi
tổ chức của kim loại khi tiến hành gia cơng. Nếu kim loại sau khi biến dạng
nóng có tổ chức đa cạnh (khơng kết tinh lại) thì biến dạng như thế sẽ nâng cao
được độ bền của kim loại, đặc biệt là giới hạn chảy có thể tăng từ 20 - 60 %.
1.1.4.2. Mật độ lệch sau biến dạng trong hợp kim nhôm
Ở trạng thái ủ, mật độ lệch trong nhôm khoảng 107 - 108 cm-2. Sau khi
biến dạng, giá trị mật độ lệch có thể đạt tới 1010 - 1011cm-2. Tổ chức lệch trong
hợp kim nhôm phục thuộc vào trạng thái biến dạng.
Trong hợp kim nhôm biến dạng nguội tổ chức này có dạng tổ ong, biên
giới các ơ là các búi lệch. Phía trung tâm ô mật độ lệch nhỏ bao gồm các lệch
phân bố rời rạc. Sau biến dạng nóng, tổ chức lệch trong nhơm khác đi do có
q trình hồi phục. Lệch ở đây tạo thành các vách lệch, đó chính là biên giới
siêu hạt, phía trong thể tích siêu hạt hầu như không chứa lệch. Mật độ lệch
trong hợp kim nhôm biến dạng nóng khá cao, khoảng 109 - 1010cm-2.
1.1.4.3. Sự đồng đều tổ chức và giảm khuyết tật đúc
Phôi đúc thường có các khuyết tật như: độ hạt khơng đồng đều, thiên
tích thành phần, rỗ co và rỗ khí, vật lẫn xỉ và ơxít. Sau biến dạng tổ chức trở
nên nhỏ mịn, xít chặt, mật độ cao hơn và đồng nhất so với trạng thái đúc.
Trong khi biến dạng nóng hay biến dạng nguội, thiên tích nhánh cây
giảm xuống nhưng khơng nhiều, các rỗ xốp và bọt khí hàn liền lại. Tính chất
của hợp kim nhơm sau biến dạng thay đổi rất mạnh. Đặc điểm của hợp kim

19

nhôm chứa kim loại chuyển tiếp là tổ chức khi biến dạng khá ổn định do nhiệt
độ kết tinh lại khá cao.
Nhiệt độ và phương pháp biến dạng có ảnh hưởng rất lớn tới nhiệt độ
kết tinh lại của hợp kim nhơm. Ví dụ các mẫu đuyra có thành phần hoá học
(4,3 %Cu - 1,5 %Mg - 0,6 %Mn) bị biến dạng như nhau là 85 %, thì mẫu cán
nguội có nhiệt độ kết tinh lại là 350 oC, cán nóng kết tinh lại ở 390 oC cịn sau
khi ép nóng có nhiệt độ kết tinh lại cao nhất ở 500 oC.
Như vậy trong trường hợp cuối cùng, nếu mẫu tiếp tục được nhiệt
luyện hố bền gồm tơi và hố già, tổ chức nhận được sẽ vẫn ở trạng thái chưa
kết tinh lại, kết quả mẫu bị hoá bền rất mạnh. Khi biến dạng nguội sự hoá bền
xảy ra do hiệu quả biến cứng. Sự biến cứng hoá bền được ứng dụng rộng rãi
trong kỹ thuật để hoá bền chi tiết nhơm. Sau biến dạng hoạt độ hố học của
nhơm tăng lên. Tuy nhiên tính nhạy cảm đối với một số dạng ăn mòn như ăn
mòn biên giới và ăn mòn dưới tác dụng của ứng suất giảm xuống [11].
1.2. ĐẶC ĐIỂM NHIỆT LUYỆN HỢP KIM NHƠM
Nhơm là kim loại khơng có chuyển biến thù hình. Nhiệt luyện hố bền
hợp kim nhôm dựa trên cơ sở tạo ra dung dịch rắn q bão hồ và q trình
phân hố tiết pha phân tán tiếp theo có tác dụng hố bền. Các dạng nhiệt
luyện hợp kim nhơm là: ủ, tơi và hố già. Trong (bảng 1.4) trình bày ký hiệu
các trạng thái gia công nhiệt luyện hợp kim nhôm.


20

Bảng 1.4. Ký hiệu và trạng thái gia công hợp kim nhôm
Mỹ, Canada

Nga
Ký

Ý nghĩa nhiệt luyện

hiệu

Ký
hiệu

Hợp kim nhôm biến dạng

Ý nghĩa nhiệt luyện
Hợp kim nhôm biến dạng và đúc

M

Ủ mềm

F

Trạng thái phơi thơ

T

Tơi và hố già tự nhiên

O

Ủ và kết tinh lại

T1

Tơi và hố già nhân tạo

H

Trạng thái biến dạng

H

Biến cứng

H11

Biến dạng với mức biến cứng nhỏ

Π

Biến cứng khơng hồn tồn

H12

Biến dạng với mức ¼ biến cứng

H1

Biến cứng mạnh ( > 20 %)

H14

Biến dạng với mức ½ biến cứng

TH

Tơi, hố già tự nhiên, biến cứng

H16

Biến dạng với mức ¾ biến cứng

T1H

Tơi, biến cứng, hố già nhân tạo

H18

Biến dạng với mức 4/4 biến cứng

T1H1 Tơi, biến cứng 20 %, hố già nhân tạo

H19

Biến dạng với mức biến cứng rất lớn

Hợp kim nhơm đúc

H2X

Biến dạng tiếp theo ủ hồi phục

T1

Hố già tự nhiên sau đúc

H3X

Biến dạng tiếp theo ổn định hố

T2

Ủ

T1

Tơi sau biến dạng nóng, hố già tự nhiên

T3

Hố già nhân tạo sau đúc

T3

Tơi, biến dạng nguội, hố già tự nhiên

T4

Tơi

T4

Tơi, hố già tự nhiên

T5

Tơi và hố già một phần

T5

Tơi sau biến dạng nóng, hố già nhân tạo

T6

Tơi và hố già hố bền cực đại

T6

Tơi, hố già nhân tạo

T7

Tơi, hố già ổn định

T7

Tơi và hố bền tổ chức

T8

Tơi, hố già biến mềm (q hố già)

T8

Tơi, biến dạng nguội, hố già nhân tạo

T9

Tơi, hố già nhân tạo, biến dạng nguội

1.2.1. Ủ nhơm và hợp kim nhôm
Nguyên công nhiệt luyện này bao gồm nung nóng vật liệu lên đến nhiệt
độ xác định, giữ nhiệt thời gian cần thiết, sau đó làm nguội chậm (thường là
nguội cùng lị) nhằm khử bỏ trạng thái khơng cân bằng thường gặp trong chi
tiết sau khi đúc (thiên tích, cùng tinh, bao tinh, …) sau khi biến dạng dẻo hoặc


21

sau khi nhiệt luyện. Các dạng ủ thông thường áp dụng cho hợp kim nhơm là ủ
đồng đều hố và ủ kết tinh lại.
* Ủ đồng đều hố
Là ngun cơng nhiệt luyện đầu tiên sau đúc. Nguyên tắc chọn nhiệt độ
cần bảo đảm năng suất cao, phân bố thành phần hoá học đồng đều và tổ chức
sau ủ hợp lý. Nhiệt độ ủ đồng đều hoá thấp hơn nhiệt độ cùng tinh và lớn hơn
nhiệt độ đường giới hạn hoà tan của nguyên tố hợp kim vào dung dịch rắn α.
Các hợp kim nhôm thông dụng thường được chọn nhiệt độ trong khoảng 450
- 540 oC. Thời gian giữ nhiệt phụ thuộc vào kích thước chi tiết, độ lớn của các
phần tử pha thứ hai, thông thường kéo dài từ 4 - 10 giờ. Làm nguội sau khi
giữ nhiệt có thể tiến hành cùng lị hoặc ngồi khơng khí. Với tốc độ nguội lớn

sẽ đảm bảo độ dẻo cao, tăng hiệu ứng ép khi gia công áp lực.
Trường hợp đặc biệt cần quan tâm đó là khi ủ hợp kim nhôm chứa các
kim loại chuyển tiếp. Khi ủ đồng đều hố các hợp kim nhơm loại này xảy ra
hai q trình:
- Sự hồ tan của các ngun tố hợp kim thông thường như Cu, Mg,
Zn, ... vào dung dịch rắn và làm đồng đều thành phần trong thỏi.
- Quá trình tiết ra của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp như Mn, Cr,
Ti, ... ở dạng hợp chất liên kim loại.
Các pha liên kim loại chứa kim loại chuyển tiếp nhỏ mịn ổn định cao,
phân bố đồng đều, có tác dụng nâng cao độ bền và nhiệt độ kết tinh lại, làm
tăng hiệu ứng ép và có thể ảnh hưởng tốt đến khả năng chống ăn mòn dưới
ứng suất của nhiều hợp kim.
Tiến hành thí nghiệm với chế độ ủ phân cấp nhằm đồng đều hoá thành
phần ở 500 oC trong 3 giờ và 540 oC trong 3 giờ.