NHÔM Thông số kỹ thuật

  • Mô tả
  • Thông số kỹ thuật

A. TỔNG QUÁT NHÔM – NHÔM HỢP KIM

I. Nhôm

Nhôm là kim loại có một dạng thù hình, có mạng lập phương tâm mặt với thông số mạng a = 4,04 A0, có các tính chất như sau:

-   Khối lượng riêng nhỏ (g = 2,7g/cm3).

-   Tính dẫn diện và dẫn nhiệt cao, có độ giãn nở nhiệt nhỏ.

-   Tính chống ăn mòn cao (vì có màng ôxit Al2O3 xít chặt bảo vệ).

-   Nhiệt độ chảy thấp (6600C) có thể làm dễ ràng cho quá trình nấu luyện song các hợp kim nhôm không làm việc được ở nhiệt độ cao. Tính đúc không cao do độ co ngót lớn (lên tới 6%).

-   Cơ tính thấp (σb = 6Kg/mm2, HB = 25, δ = 40%) do đó rất dễ biến dạng, tính gia công cắt thấp.

-   TCVN 1659-75 quy định ký hiệu nhôm bằng chữ Al và số chỉ % của nhôm, ví dụ Al99, Al99,5.

-   Theo tiêu chuẩn  AA (Aluminium Association) của Mỹ. Nhôm được ký hiệu AA 1xxx, ba số xxx khi biết sẽ dùng để tra bảng để biết tính chất cụ thể. Ví dụ AA 1100 có 99,00% Al.

-   Theo tiêu chuẩn ГOCT của Nga, nhôm nguyên chất được ký hiệu bằng chữ A và số tiếp theo chỉ mức độ sạch. Ví dụ A999 có 99,999% Al; Al995 có 99,995% Al.

II.  Hợp kim nhôm

Hợp kim nhôm được phân làm 2 nhóm chính là hợp kim nhôm biến dạnghợp kim nhôm đúc.

Theo TCVN hợp kim của nhôm được ký hiệu bằng các ký hiệu hóa học của các nguyên tố và theo sau mỗi ký hiệu là số chỉ hàm lượng theo %. Nếu là hợp kim nhôm đúc, ở cuối cùng ghi thêm chữ Đ.

Theo tiêu chuẩn AA của Mỹ. Hợp kim nhôm được ký hiệu AA xxxx, số đầu tiên có nghĩa như Bảng 6.1, ba số xxx tiếp theo sẽ dùng để tra bảng để biết cụ thể các tính chất.

 Loại nhôm biến dạng

Loại nhôm đúc

1xxx

Al sạch (>99%)

1xx.x

Al thỏi

2xxx

Al-Cu hoặc Al-Cu-Mg

2xx.x

Al-Cu

3xxx

Al-Mn

3xx.x

Al-Si-Mg hoặc Al-Si-Cu

4xxx

Al-Si

4xx.x

Al-Si

5xxx

Al-Mg

5xx.x

Al-Mg

6xxx

Al-Mg-Si

6xx.x

Không có

7xxx

Al-Zn-Mg hoặc Al-Zn-Mg-Cu

7xx.x

Al-Zn

8xxx

Al-các nguyên tố khác

8xx.x

Al-Sn

Bảng 1. Ký hiệu nhôm và hợp kim nhôm theo tiêu chuẩn của Mỹ.

Đura

Khái niệm: Là hợp kim nhôm biến dạng điển hình được dùng rộng rãi trong kỹ 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 ( = 2,8g/cm3) nên đura có độ bền riêng lớn nhất. Độ bền riêng là tỷ số σb/, 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 biễn trong kỹ thuật hàng 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…

Silumin

v 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…

v 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 AЛ2 hay theo tiêu chuẩn của Mỹ là AA 423.0 ).

+   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 bằng nhiệt luyện. Dạng nhiệt luyện duy nhất đối với nó là ủ ở khoảng 3000C, 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 dùng làm các chi tiết máy quan trọng như: thân máy nén, thân nắp động cơ ô tô (AЛ4), pit tông (AЛ26 hay AA 390.0 ).

 

II. Ký iệu độ cứng:

Để ký hiệu trạng thái gia công và hóa bền, các nước phương Tây thường dùng các ký hiệu sau.

F: trạng thái phôi thô,

O: ủ và kết tinh lại,

H: hóa bền bằng biến dạng nguội, trong đó

H1x (x từ 1 đến 9): thuần túy biến dạng nguội với mức độ khác nhau,

H2x (x từ 2 đến 9): biến dạng nguội rồi ủ hồi phục,

H3x (x từ 2 đến 9): biến dạng nguội rồi ổn định hóa,

T: hóa bền bằng tôi + hóa già, trong đó

 T1: biến dạng nóng, tôi, hóa già tự nhiên,
T3: tôi, biến dạng nguội, hóa già tự nhiên,
T4: tôi, hóa già tự nhiên (giống đoạn đầu và cuối của T3),
T5: biến dạng nóng, tôi, hóa già nhân tạo (hai đoạn đầu giống T1),
T6: tôi, hóa già nhân tạo (đoạn đầu giống T4),
T7: tôi, quá hóa già,
T8: tôi, biến dạng nguội, hóa già nhân tạo (hai đoạn đầu giống T3),
T9: tôi, hóa già nhân tạo, biến dạng nguội (hai đoạn đầu giống T6).

(ngoài ra còn Txx, Txxx, Txxxx).

TCVN 1659-75 có quy định cách ký hiệu hợp kim nhôm được bắt đầu bằng Al và tiếp theo lần lượt từng ký hiệu hóa học của nguyên tố hợp kim cùng chỉ số % của nó, nếu là hợp kim đúc sau cùng có chữ Đ. Ví dụ AlCu4Mg là hợp kim nhôm chứa ~4%Cu, ~1%Mg. Với nhôm sạch bằng Al và số chỉ phần trăm của nó, ví dụ Al99, Al99,5.

B. GỚI THIỆU NHÔM HỢP KIM VÀ ỨNG DỤNG

Nhôm 1100
Hợp kim nhôm 1100  có độ tinh khiết tối thiểu 99% , với khả năng gia nhiệt thấp và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Là hợp kim dễ hàn, hàn cứng, hàn điện, khả năng dẫn nhiệt và điện tuyệt vời.

Ứng dụng:
Hợp kim loại này được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng như: lưu trữ hóa chất, thiết bị chế biến, đồ dùng nhà bếp, và một số công việc khác.

Nhôm 2024
Hợp kim nhôm 2024 là hợp kim dùng cho máy bay, có hiệu suất cao, gần 50.000 psi với độ chịu bền mỏi tương đối tốt, cắt máy tốt nhưng khả năng chống ăn mòn kém. Nó được khuyến cáo sử dụng phương pháp hàn hơi hoặc hàn điện. Dễ gia công và xử lý nhiệt.

Ứng dụng:
Sản phẩm tấm nhôm hợp kim được sử dụng trong cấu trúc thân máy bay, khu vực cánh và các khu vực kết cấu cứng, với đặc tính bền mỏi và độ bền được yêu cầu.

Nhôm 5052
Hợp kim nhôm 5052 là hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền, dễ hàn. Nó được làm cứng bằng quá trình làm lạnh. Tính hàn tốt, dễ định hình và chống ăn mòn. Bao gồm cả khả năng chống nước muối ..

Ứng dụng:
Nó thường được sử dụng trong thân xe ôtô, các cấu trúc tiếp xúc với môi trường biển, các ứng dụng công nghiệp, tủ bếp, những chiếc thuyền nhỏ, máy làm đá gia đình, thùng sữa, ống máy bay, hàng rào, và các thiết bị khác.

 Nhôm 5083
Với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, dễ hàn, cùng với sức bền cao, hợp kim này được thiết kế cho các cấu trúc hàn yêu cầu đòi hỏi sức bền cao và hiệu quả. Nó bền với nước biển và môi trường hóa chất công nghiệp do có hàm lượng nhôm và magiê tương đối cao.

Ứng dụng:
Nó được sử dụng trong các lĩnh vực biển, bình áp lực, kết cấu tàu thông thường. Bể trữ, vận tải hạng nặng, container, xe lửa,..với những lĩnh vực này thì khả năng dễ hàn của hợp kim là một lợi thế.

Nhôm 6061
Linh hoạt nhất trong dòng hợp kim nhôm hóa bền là 6061. Nó cung cấp một dải rộng các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn, dễ hàn và định hình tốt trong điều kiện ủ và điều kiện độ cứng T4. Đặc tính của T6 có thể thu được bằng cách hóa già (artificial aging) nhân tạo. Nó có thể được hàn bằng nhiều phươngpháp.

Ứng dụng:
6.061 là một hợp kim đa dụng tuyệt vời, có độ bền cao, chống ăn mòn tốt và có tính hàn tốt. Nó được sử dụng cho tất cả các ứng dụng kết cấu chẳng hạn như hàng không, bán dẫn, đồ gá lắp và cố định. Nó có thành phần chủ yếu là nhôm, magiê và hợp kim silicon.
 

 Nhôm 7075
7.075 là lớp nhôm hợp kim có độ bền cao nhất và là hợp kim nhôm biến dạng hóa bền. Nó thường được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và thổi - đúc, cơ khí chính xác,..vv, những ứng dụng mà yêu cầu chống ăn mòn vết nứt. Không thể hàn được và khả năng chống ăn mòn kém.

Ứng dụng :
Hợp kim nhôm 7075 được sử dụng trong cấu trúc máy bay và hàng không vũ trụ, khung máy bay, nơi mà yêu cầu cả hai: có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Thành phần của nó chủ yếu là nhôm,