Hợp kim màu và bộtChương 6.
Trang 1Chương 6 Hợp kim màu và bột
Chương 6 Hợp kim và giản đồ pha
6.1 Hợp kim nhôm
6.2 Hợp kim đồng
6.3 Hợp kim ổ trượt
6.4 Hợp kim bột
Trang 2Chương 6.1 Hợp kim nhôm
6.1.1 Nhôm nguyên chất & phân loại
Đặc điểm
- Nhẹ, bền ăn mòn khí quyển, tính dẻo cao
(A1), dẫn điện và nhiệt tốt
- Chịu nhiệt kém (6600C), độ bền và độ
cứng thấp (σb= 60MPa, HB = 25)
Hợp kim nhôm và phân loại
- Nguyên tố HK: Cu,Zn, Mg, Si, Mn, Ti, Fe…
- Phân loại dựa vào giới hạn hòa tan CF
Chương 6.1 Hợp kim nhôm
6.1.1 Nhôm nguyên chất & phân loại
Hệ thống kí hiệu HK nhôm
- TCVN 1659-75: Bắt đầu bằng chữ Al, tiếp theo là kí hiệu của nguyên
tố HK cùng chỉ số %: AlCu5Mg, Al99, Al99,5
- Tiêu chuẩn Hoa kỳ (AA) (Aluminum Association) xxxx và xxx.x
HK Al biến dạng
1xxx - Al sạch (≥ 99,0%)
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
8xxx - Al - các nguyên tố khác
HK Al đúc 1xx.x - Al sạch thương phẩm 2xx.x - Al – Cu
3xx.x - Al - Si - Mg, Al - Si - Cu 4xx.x - Al - Si
5xx.x - Al - Mg 6xx.x - không có 7xx.x - Al – Zn 8xxx - Al - Sn
Trang 3Chương 6.1 Hợp kim nhôm
6.1.2 Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng
nhiệt luyện
Nhôm sạch
- Al thương phẩm ≥ 99,0%Al, có tính chống ăn mòn, độ
bền thấp, mềm, dẻo, dễ biến dạng nguội: tăng độ bền,
độ cứng
- VN: A0, A5, A6…; A85, A95, A995…
- Hoa kỳ: AA1060 (làm thùng chứa) và AA1350 (cáp điện)
Hợp kim Al-Mn
- Giới hạn hòa tan Mn (1,8% ở 6590C), tạp chất Fe, Si làm
giảm mạnh giới hạn hòa tan Mn: chỉ hóa bền bằng biến
dạng
- Chống ăn mòn tốt, dễ hàn: thay cho Al sạch khi cần cơ
tính cao hơn
Chương 6.1 Hợp kim nhôm
6.1.2 Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng
nhiệt luyện
Hợp kim Al-Mg
- Thường dùng < 4% Mg (giới hạn hòa tan 15% ở 4150C)
- Nhẹ nhất, độ bền khá, hóa bền biến dạng tốt, biến dạng
nóng, biến dạng nguội và hàn tốt, bền ăn mòn tốt nhất
sau anod hóa
- AA5050, AA5052, AA5454
Trang 4Chương 6.1 Hợp kim nhôm
6.1.2 Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện
- HK Al quan trọng nhất, cơ tính cao nhất, không thua kém thép C
Hợp kim Al-Cu và Al-Cu-Mg
- Hòa tan cực đại (5,65% ở 5480C)
- Hòa tan cực tiểu (0,5% ở nhiệt độ phòng)
- Đặc điểm tổ chức tế vi:
+ Sau ủ: α0,5%+ θ(CuAl2) -σb= 200MPa
+ Sau tôi: α (quá bão hòa 4%Cu) - σb =
250-300MPa
- Cơ chế hóa bền tôi + hóa già:
+ α(Al(Cu)4%) → GP → θ’’→ θ’→ θ (CuAl2)
+ Hóa già tự nhiên: 5-7 ngày
+ Hóa già nhân tạo: 100-2000C
- Họ AA 2xxx (đura): 4%Cu, 0,5-1,5%Mg,
pha hóa bền CuAl2, CuMg5Al5, CuMgAl2:
AA 2014 và AA 2024: kết cấu máy bay,
dầm khung chịu lực xe tải
Chương 6.1 Hợp kim nhôm
6.1.2 Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện
Hợp kim Al-Mg-Si và Al-Zn-Mg
- Al-Mg-Si: họ AAx6xxx, AA 6061 và AA 6070: độ bền kém đura, dẻo và tính
hàn tốt, sau ép chảy, anod hóa; pha hóa bền Mg2Si
- Al-Zn-Mg: họ AA 7xxx: Zn = 4-8%, Mg = 1 – 3%, Cu = 2%có độ bền cao nhất
(σb> 550MPa); nhiệt độ tôi 350-5000C, pha hóa bền MgZn2và Al2Mg3Zn3,
nguội trong KK hoặc nước nóng
Trang 5Chương 6.1 Hợp kim nhôm
6.1.3 Hợp kim nhôm đúc
- Thành phần gần tổ chức cùng tinh
- Dễ chảy, dễ đúc có thể biến tính, nguội nhanh để tăng
cơ tính
- Hợp kim chủ yếu Si (Mg, Cu)
Hợp kim Al-Si (silumin đơn giản)
- Si = 10-13%
- Biến tính: 0,05-0,08% (2/3NaF+1/3NaCl): tăng cơ tính
(từσb= 130MPa, δ = 3% lên σb= 180MPa, δ = 8%)
Hợp kim Al-Si-Mg (silumin phức tạp)
- Ngoài Al, Si còn có < 1%Mg, 3-5%Cu cải thiện tính
đúc và cơ tính; phải qua nhiệt luyện hóa bền, pha
hóa bền Mg2Si có tính đúc tốt: đúc piston (AA
390.0)
Chương 6.2 Hợp kim đồng
6.2.1 Đồng nguyên chất và phân loại HK đồng
Các đặc tính của đồng đỏ
- Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, rất dẻo, dễ kéo sợi, tính hàn, chống ăn mòn
- Khối lượng riêng lớn ( ρ = 8,94g/cm3) , tính gia công cắt và tính đúc kém
Phân loại HK đồng
- Phân loại theo nguyên tắc giống HK nhôm
- Phân loại theo truyền thống: Latông (Cu-Zn) và Brông (Cu-các nguyên tố HK
khác), Cu-Sn
Hệ thống kí hiệu HK Cu
- Tiêu chuẩn Hoa Kỳ - CDA (Copper Development Association): CDAxxx
1xx - đồng đỏ và HK Cu-Be 2xx - latông đơn giản 6xx - brông Al, Si
4xx - latông phức tạp 5xx - brông thiếc 7xx - brông Ni, Ag
8xx và 9xx - HK đồng đúc
Trang 6Chương 6.2 Hợp kim đồng
6.2.2 Latông
Latông đơn giản
- Thường dùng < 45%Zn, tổ chức một pha α (< 35%Zn)
hoặc hai pha α + β
- Tăng Zn, độ dẻo tăng, max với 30%Zn
Latông một pha (α)
- < 35%Zn, dẻo cao
- Latông - 20%Zn (LCuZn20, CDA 240): màu như Au
- Latông - 30%Zn (LCuZn30, CDA 260): dẻo và độ bền lớn
nhất, làm vỏ đạn
Latông hai pha (α + β)
- Với 40%Zn (LCuZn40, CDA 280) dễ căt, bền và cứng hơn,
có thể biến dạng nóng
Latông phức tạp
- Có thêm Pb (< 4%) dễ đúc, cắt gọt, Sn (1%), Al (2-3%)
chống ăn mòn trong nước biển; Si – tăng bền, cải thiện
tính hàn và đúc, Ni (10-20%) – tăng bền, tạo tính không gỉ
- LCuZn40Pb: dễ cắt, LCuZn29Sn: đồng thau Hải quân
Chương 6.2 Hợp kim đồng
6.2.3 Brông
- Là HK của Cu với các nguyên tố khác Zn: Sn, Al, Be…(brông thiếc, brông Al,
brông berili…(riêng Cu-Ni gọi là cuni)
Brông thiếc Cu-Sn
- Loại biến dạng: < (8-10)%Sn, cơ tính cao, chống ăn mòn trong nước biển tốt
hơn latông, thêm Pb để cải thiện tính gia công cắt gọt, dùng Zn thay cho
thiếc: BCuSn4Zn4Pb4
- Loại đúc: > 10%Sn tổng lượng HK > 12%, BCuSn5Zn5Pb5, BCuSn10Sn2,
chống ăn mòn tốt, tính đúc cao: đúc tác phẩm nghệ thuật, trang trí, chuông,
phu điêu…
Trang 7Chương 6.2 Hợp kim đồng
6.2.3 Brông
Brông Al: Cu-Al, thêm Ni (5%), Fe (4%): tăng bền, chịu ăn mòn và mài mòn; Si
(2%): tăng độ bền và khả năng biến dạng nóng
- Brông Al một pha: (5-9)%Al, chịu ăn mòn tốt trong môi trường khí công
nghiệp và nước biển: chế tạo bộ ngưng tụ hơi, chi tiết bơm…: CDA 614 (đồ
dùng lính thủy), CDA 608 (đúc tiền xu)
- Brông Al hai pha: > 9,4%Al, tổ chức gồm α + β (Cu3Al mạng A2), sau tôi và
ram cao (5000C) có cơ tính cao
- Brông đúc: > 10%, thành phần có thể giống loại 2pha
Chương 6.2 Hợp kim đồng
6.2.3 Brông
Brông berili
- (0,25-2%)Be, sau tôi (750-790)0C trong nước, hóa già ở 3200C, có tính
đàn hồi cao, không phát ra tia lửa điện, chịu ăn mòn ở nhiệt độ cao:
chế tạo chi tiết đàn hồi và thiết bị
6.2.4 Hợp kim Cu-Ni và Cu-Zn-Ni
- Cu và Ni hòa tan vô hạn, tăng mạnh độ bền, độ cứng, tính chống ăn
mòn trong nước biển
- (10-30)%Ni dùng làm bộ ngưng tụ của tàu biển, ống dẫn nước biển,
trong công nghiệp hóa học
- (17-27)%Zn và (8-18)%Ni được dùng làm dây biến trở, có điện trở rất
cao
Trang 8Chương 6.4 Hợp kim ổ trượt
6.4.1 HK ổ trượt có nhiệt độ chảy thấp: Pb, Sn
- Rất mền, ít làm mòn cổ trục
- Hệ số ma sát nhỏ, giữ dầu tốt
- Không chịu được áp suất và nhiệt độ
Babit thiếc
- 83%Sn + 11%Sb + 6%Cu: PSnSb11Cu6 (ΓOCTƂ83);
88%Sn + 8%Sb + 3%Cu + 1%(Ni+Cd): SnSb8CuNi
- Tổ chức: α-Sn(Sb) + β’-SnSb + Cu3Sn
Babit chì
- (6-16)%Sn + (6-16)%Sb + 1%Cu: PbSn6Sb6Cu1
(Ƃ6), PbSn16Sb16Cu2 (Ƃ16)
- Tổ chức: (Pb+Sb) + SbSn + Cu3Sn: nhiều hạt cứng
và giòn
Chương 6.4 Hợp kim ổ trượt
6.4.2 Hợp kim nhôm
- Ma sát nhỏ, nhẹ, tính dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn cao trong dầu, cơ
tính cao hơn, tính công nghệ hơi kém
- Hệ Al-Sn (3-20)%Sn, có thêm Cu, Ni, Si: AlSn3Cu1, AlSn9Cu2 – đúc,
AlSn20Cu1 – trạng thái biến dạng (bimental), chịu được áp lực cao
(200-300kG/mm2), tốc độ vòng lớn (15-20)m/s
Trang 9Chương 6.4 Hợp kim ổ trượt
6.4.3 Hợp kim khác
Hợp kim đồng
- Brông Sn: BCuSnZn4Pb4 (biến dạng), BCuSn5Zn5Pb5 (đúc)
- Brông Pb: BCuPb30, BCuSn8Pb12, BCuSn10Pb10;
Gang xám, gang cầu, gang dẻo
Chương 6.5 Hợp kim bột
6.5.1 Khái niệm chung
VL ban đầu → bột → phối liệu → ép → thiêu kết → sản
phẩm
Công nghệ bột: nghiền, hoàn nguyên từ oxyt, điện phân
CVD, PVD…
Ép: 100-1000MPa
Thiêu kết:
- T = (2/3-3/4)Tc
- Thiêu kết dưới áp lực: VL kết cấu
- Thiêu kết dưới áp lực và phóng điện: dụng cụ cắt
Ưu điểm:
- Hiệu quả kinh tế cao
- Ít tổn hao vl
- Đồng đều tổ chức và tính chất
- Chế tạo VL cứng, siêu cứng
Trang 10Chương 6.5 Hợp kim bột
6.5.2 Vật liệu cắt và mài
Hợp kim cứng
- Tính cứng nóng cao (800-1000)0C
- Tốc độ cắt cao hàng trăm m/min
- Thành phần hóa học và chế tạo:
+ WC chiếm tỷ lệ cao nhất, TiC, TaC rất cứng,
nhiệt độ nóng chảy cao; Co làm chất kết dính
(không qua nhiệt luyện
+ Tạo bột cacbit bằng hoàn nguyên WO3bằng H2
(700-800)0C
+ Trộn bột cacbit với Co và ép
+ Nung sơ bộ: 9000C
+ Nung thiêu kết (1450-1500)0C
Chương 6.5 Hợp kim bột
6.5.2 Vật liệu cắt và mài
Hợp kim cứng
Trang 11Chương 6.5 Hợp kim bột
6.5.2 Vật liệu cắt và mài
Vật liệu đĩa cắt
- Vật liệu bột siêu cứng (HV 8000-10000)
- Bột kim cương nhân tạo + (1-2)% BN + B, Be, Si (chất kết dính)
Vật liệu mài
- Bột mài: SiO2, Al2O3, SiC, BN, kim cương
Thép gió bột
Chương 6.5 Hợp kim bột
6.5.3 Vật liệu kết cấu
Hợp kim Al bột
- Al-Al2O3: (5-20)%Al2O3
- σb= (300-450)Mpa (300-350)0C
Hợp kim Fe-bột
Trang 12Chương 6.5 Hợp kim bột
6.5.4 Hợp kim xốp và thấm
Bạc tự bôi trơn
- Cu-10%Sn, hợp kim Al, xốp 25%
- Tẩm dầu trong chân không – 750C
Màng lọc
- Bột đồng đều đẳng trục
- Độ xốp cao phân bố đều (30-50)%
Thank you Have a good result of test!