Nghiên cứu vai trò của Silic trong công nghệ nấu cán hợp kim nhôm dân dụng

KhitồntạiđồngthờicảFevàSisẽxuấthiệncácphaliênkimloạidạng Al ,Fe,SivàβAl,Fe,Sivừagiònvừakếttinhởdạngtấmthôto.Trongtrườnghợpnàyđộdẻovàtínhổnđịnhchốngănmòncủanhômcũngbịgiảmmạnh... HỢPKIMNHÔ

Sảnlượngvànhucầuứngdụngcủanhômsovớicácloạikếtcấukháctăngl ê nkhôngngừng,nhữngưuđ i ể m ch ín h củanhômlà khốilượngriêngnhỏ,đ ộ dẫnđiện,nhiệtdẫnnhiệtcao,khảnăngchốngănmòntrongnhiềumôitrườngkhátốt.Vềmặtt r ữ lượngnhômn h i ề u hơnsắt,t h e o tínhtoánn h ô m chiếmkhoảng8,8%cònsắtchỉchiếm5,5%khốilượngvỏtráiđất.Vìvậy,khiứngdụnghợpkimnhômlàmvậtliệukếtcấunótỏracónhữngưuđ i ể m lớn.

Chínhlídođókhiếnemmạnhdạnchọnđềtàinàyđểtìmhiểuvềnhômvàcáchợpkimnhômdândụngthôngquaviệctìmhiểuvaitròcủasilictrongc ô n g nghệnấucánhợpkimnhôm dândụng

2 LỊCHSỬVẤNĐỀCẦNNGHIÊNCỨU

Vềmặtlịchsửnhômthuộcloạicácnguyêntố“trẻ”.Nhômđượctìmranăm1808,cônglaoấythuộcvềDavy.Nhờcácphảnứnghóahọcôngđãtáchđượcnguyêntốkimloạinhẹ,cómàusángvàgọitênlàAlumin

Bắtđầutừnhữngnăm30

Trênq u y môc ô n g nghiệpbằngphươngpháph ó a học,t u y n h i ê n sảnlượnghàngnămrấtnhỏ.Tínhtừnăm 1854đến1890toànthếgiớisảnxuấtđượckhoảng200tấnnhôm

Vàonhữngn ă m cuố i cùngc ủ a thếkỉXIXn h ô m được sảnxuấtbằngphươngphápđiệnphândungdịchoxytnhôm(Al2O3)nóngchảytrongcriolit(Na3AlF6).Nhờphươngphápnàysảnlượngnhômtănglênnhanhchóng.Chỉtrongvòng9nămtừ1890đến1899thếgiớisảnxuấtđược28.000tấnnhôm,riêngnăm1930sảnlượngnhômđạt270.000tấn.Năm1968sảnlượngnhôml à 8.386.200tấn,từnăm1960hàngnămsảnlượngtăng15%nhữngnămgầnđâychỉtăng5%trênnăm.

Độdẫnđiện,dẫnnhiệtcủanhômphụthuộcvàolượngtạpchất:Nhômsạch99,97%dẫnđiệnbằngkhoảng65,50%sovớiCu,cònnhômsạch9 9 , 5 0 % dẫnđiệnkémhơn,chỉbằng61,60%.Ở200oC,nhômsạch99,49%cóđộdẫnnhiệtlà0,500kcal/

cm.s.độ;khiđộsạchtănglên99,90%,nhômcóđộd ẫ n nhiệtlà0,820kcal/cm.s.độ.(Độdẫndiệncủanhômchỉbằngkhoảng62%sovớiđồng.Tuyvậykhốilượngriêngcủađồnglớnhơnkhoảng3,3lầnnênvớicácđặct í n h v ề điệngiốngnhau,truyềnc ư ờ n g

đ ộ dòngđiệnn h ư nhau,dâydẫnnhômchỉnhẹbằngnửadâyđồng,bịnungnóngíthơn)

1.1.2.2 Cơtính

Độbền,cứngcủanhôm:P h ụ thuộclượngtạpchấtvàtrạngt h á i g i a c ô n g biếndạng.Nhômsạch99,996%saucánnguộicóđộbềnnhỏ,b=114,1M p a ; saukhiủđộbềncàngnhỏhơn,b=48,1Mpa.Độgiãndàitươngứngvớihaitrạngtháinàylà=5,5%và48,8%.Nhiệtđộkếttinhlạicủanhômtươngđốithấpv à cũngphụt h u ộ c vàođ ộ sạch.Sauk h i biếndạngnguội,n h ô m sạch99,994%bắtđầukếttinhlạiở150oCvàở270oCquátrìnhkếttinhl ạ i kếtthúc

Mạngtinhthểcủanhômthuộcloạilậpphươngtâmmặt,dovậynhômtươngđốidẻo.Ởtrạngtháiủnhômkémbền,chịubiếndạngnóngcũngnhưnguộiđềurấttốt

Tínhchốngănmòn:N h ô m l à kiml o ạ i cóhoạttínhh ó a h ọ c cao.Ở ngoàikhôngkhínhômbịmấtvẻsángl ó n g lánhd o tạomàngoxytAl2O3.M à n g oxytnhômkhôngcórỗxốp,độsítchặtcaovàliênkếtbềnvớikimloại.Chiềudàycủamàngnàyphụthuộcvàonhiệtđộ,ởnhiệtđộthườngmàngdàykhoảng5–

10nm;khinunglênnhiệtđộcaogầnnhiệtđộchảy,chiềudàycủamàngnàycóthểtới200nm

Chínhdomàngoxytcócấutạos í t chặtvàliên kếtbềnvữngvớik i m lo ạ i n ề nmànhômcótínhổnđịnhchốngănmònkhácaotrongnhiềumôitrườnghóahọc.

Khảnăngchốngănmòncủanhômphụthuộcvàothànhphầntạpchấtvàđặctínhcủamôitrường

Trongmôitrườngaxitvôcơ,khităngn h i ệ t độ, t ố c đ ộ ănmònnhômt ă n g lên

Ảnhhưởngc ủ a nồngđộc ầ n phảixétđốivớitừngaxitcụthể.Ví d ụ : N h ư axitnitric(HNO3)loãngănmònnhômmạnhhơnkhiđậmđặc.Tráilạidungdịcha x i t sunfuric(H2SO4)loãngtácdụngvớin h ô m rấtyếu.Khităngnhiệtđộvànồngđộdungdịch,tácdụnggâyănmònnhômtănglên

Trongdungdịchaxitphôtphoric(H3PO4)quátrìnhănmònn h ô m xảyr a chậm

;n h ô m b ị ănmònrấtnhanhtronghỗnhợpHClvàHF.Khản ă n g c h ố n g ănmòntrongdungdịchkiềmcủanhômrấtnhỏ

Vídụ:XútNaOHgâyraănmònnhômrấtnhanh.Nhô m

tỏraổnđịnhtrongnhiềudungdịchaxithữucơ

Ởnhiệtđộthườngnhômkhôngtácdụngvớinước,hơinước,khíCOvàCO2.Nhưngkhinhiệtđộtănglênthìtìnhhìnhsẽkhácđi:

Hơinướctácdụngvớinhômkhánhanhởvùngnhiệtđộ500oCvàcao

hơntheophảnứng:2Al+3H2O=Al2O3+3H2

Hyđrotạor a trongphảnứ n g mộtphầnđivàokhíquyển,mộtphầnkhuyếchtánvàonhôm.Sovớicáckhíkhác,hyđrocókhảnănghòatannhômmạnhnhất

1.2 QUYLUẬTTÁCDỤNGCỦANGUYÊNTỐHỢPKIMVỚINHÔM

Việcnghiêncứukhảnănghòatancủanguyêntốhộkimvàonhômchỉr a rằngkhôngcónguyêntốnàotạođượcvớinhômdungdịchrắnhòatanvôh ạ n

Độhòatantănglêntheovịtrísắpxếpnguyêntốgầnnhômnhấttrongbản g tuầnhoànMendeleev

CácnguyêntốBi,Na,Cd,vv…

ngayởtrạngtháilỏngcũnghòatancóhạ n vàtạoragiảnđồdạngđơntinh

CácnguyêntốkimloạichuyểntiếpnhưTi,Mo,CrvàVtạoragiảnđồd ạ n g baotinhcóhợpchấthóahọc

Cácnguyêntốcònlạitạovớinhômgiảnđồcóphảnứngcùngtinh

Theotínhcôngnghệ,cáchợpk i m nhômđượcphânthànhhaidạngchính:Hợpkimnhômbiếndạngvàhợpkimnhômđúc.

Hợpkimnhômbiếndạngdùngđểchếtạocácbánthànhphẩmhoặcchitiếtbằnggiacôngáplựcnónghoặcnguội

Cáchợpkimnhôm dùngđểđúccácchitiếtcóhìnhdạngvàcôngdụngkhácnhau.Trongsốcác hợpkimnhômbiếndạngngườita cònphânbiệtl oạ icóthểhóabềnbằngnhiệtluyệnvàloạikhônghóabềnbằngnhiệtluyện.Trạngt h á i giacôngthườngđượcchỉrõkèmsauc á c kýhiệuhợpkimbằngnhữngquyướcriêngphụthuộcvàocácquốcgiahoặctổchứckhácnhauvềquảnlýt i ê u chuẩnvậtliệu

Theothànhphầnhóahọc,ngườitaphâncáchợpkimnhômthànhnhiềuhệ , trongmỗihệngoàiAl racòncó mộthoặchainguyênt ố hợpkimchínhn ữ a Mộtsốhệhợpkim chủyếulà:

Al–Cu,Al–Cu–Mg,Al–Mn,Al–Si,Al–Mg,Al–Mg–Si,Al–Zn–Mg,A l –

L i , vv…

hiênT6 Tôi,hóagiàbềncựcđại T4 GiốngT3nhưngkhôngcóbiếndạn

gnguộiT7 Tôi,hóagiàổnđịnh T5 GiốngT 1 nhưnghóag i à n h â n t ạ

oT8 Tôi,hóagiàbềnmềm(quahóagi

à)

T6 GiốngT 4 nhưnghóag i à n h â n t ạ

oT7 GiốngT6nhưnghóagiàT8 Tôi,biếndạngnguội,h ó a giànhâ

ntạoT9 Tôi,hóag i à nhântạo,b i ế n dạngn

guội

TiêuchuẩnViệtNam(TCVN1859-75)quyđịnhkýhiệucáchợpkimn h ô m nhưsau:

Bắtđầubằngk ý hiệuAl,tiếpt h e o là kýhiệucácnguyênt ố hợpk i m chính,sauđólàcácnguyêntốhợpkimphụ.Đểchỉhàmlượngtheophầntrămngườitadùngcácconsốđặtsaukýhiệutươngứng.Nếulàhợpkimđúc,ởs a u mỗikýhiệuđặtthêm chữĐ

Víd ụ 1:K ý hiệuAlMg5,nghĩal à hợpkimnhômbiếnd ạ n g c ó h à m lượngtrungbìnhcủaMglà5%

Vídụ2:KýhiệuAlSi12Mg1Cu2Mn0,6Đnghĩalàhợpkimnhômđúc,c h ứ a trungbình12%Si,1%Mg,2%Cuvà0,6%Mn

Kýhiệuhợpkimnhômởcácnướctrênthếgiớirấtkhácnhau

TheotiêuchuẩnOCTcủaNga,nhômvàhợpkimnhômđượckýhiệubằngsựphốihợpgiữacácchữcáivàcácconsố.Tuynhiên,cáckýhiệunàykhôngp h ả n ảnhmộtquyluậtchặtchẽn à o trongtoànbộh ệ thốngcáchợpkimnhôm.ỞcácnướcnhưMỹ,Canada,Nga,ngườitasửdụnghệthốngkýh iệu gồmcácconsố(thườngcóbốnchữsố)đểkýhiệuhợpkimnhôm

Tiêuchuẩncủahiệphộin h ô m Aluminum Association(AA)quyđịnhkýhiệuhợpkimnhômbằngcácconsốnhưbảngsau

Kýh i ệ u mộts ố loạin h ô m vàhợpkimnhômvớithànhphầnh ó a họckhácnhautheotiêuchuẩnViệtNam(TCVN)vàAA.

Hợpkimbiếndạng

Al-Cuvà AlCu4,4Mg0,5Mn0,8 2014 4,4Cu-0,5Mg-0,8MnAl-Cu-Mg AlCu4,4Mg1,5Mn0,6 2024 4,4Cu-0,5Mg-0,6Mn

Al-Mg-Si AlMg1Si0,6 6061 1Mg-0,6Si-0,2Cr-0,3Cu

Al-Zn-Mg AlZn4,5Mg1,4 7005

4,5Zn-1,4Mg-0,12Cr-0,4Mn-0,15ZrAl-Zn-Mg-

Cu AlZn5,6Mg2,5Cu4,6 7075 5,6Zn-2,5Mg-1,6Cu

Hợpkimđúc

Al-Si-Cu AlSi5,5Cu4,5Đ 308,0 5,5Si-4,5Cu

Al-Si-Mg-Cu AlSi12Mg1,3Cu4Mn0,6Đ

12Si-1,3Mg-2Cu-0,6Mn-1Ni-0,2Ti

Hợpkimkhônghóabềnbằngnhiệtluyện

Dotínhdẫnnhiệtvàdẫnđiệncao,khốilượngriêngnhỏ,nhômsạchkỹthuậtđượcdùngrộngrãiđểchếtạocáptảiđiệntrongkhíquyển,cácốngbứcxạnhiệthoặccácchitiếttronghệthốngbayhơi.Tạpchấttrongnhômrấtđad ạ n g , tuyvậySivàFeđángchúýnhấtvìchúngthườngcóvàgâyảnhhưởngrấtmạnh.NếuđứngriêngthìtạpchấtSiíttáchại,hầunhưkhônglàmgiảmc ơ tínhthậmchícònảnhhưởngtốtđếntínhđúcdotạothànhcùngtinh(Al-Si),hạthấpnhiệtđộchảy,tăngkhảnăngđiềnđầykhuôn.Tráilại,FecóthểtươngtácvớinhômtạophaAl3Ferấtgiòn,kếttinhởd ạ n g hìnhkimthôto.Cùngtinh(Al-

Al3Fe)xuấthiệnngaysaukhihàmlượngFerấtnhỏvà phânbốtheobiêngiớihạt.Tổchứcnàygâygiònhợpkimvàt ă n g n h ậ y cảmvớiănmònđiệnhóadochênhlệchthếđiệncựcgiữaA l vàA l3Fekhálớn.

KhitồntạiđồngthờicảFevàSisẽxuấthiệncácphaliênkimloạidạng( Al ,Fe,Si)vàβ(Al,Fe,Si)vừagiònvừakếttinhởdạngtấmthôto.Trongtrườnghợpnàyđộdẻovàtínhổnđịnhchốngănmòncủanhômcũngbịgiảmmạnh

HỢPKIMCỦANHÔM 2.1 HỢPKIMNHÔMBIẾNDẠNG

Dựavàokhảnăngcóhoặckhôngthểhóabềnbằngnhiệtluyện,ngườit a phâncáchợpkimnhôm biếndạngthànhhainhómnhỏ:

Nhómthứnhấtgồmcáchợpkimkhôngthểhóabềnbằngnhiệtluyện,độbềncủachúngđượccảithiệnnhờcácphươngphápnhư:Biếndạngnguội,hợpkimhóabềndungdịchrắnhoặctạophathứhainhỏmịn

Nhómthứhaig ồ m các hợpkimcóthểhóabềnb ằ n g nhiệtluyện,đ ộ b ề n củachúngtănglênchủyếunhờtôivàhóagià

2.1.1 HợpkimnhômbiếndạngkhônghóabềnbằngnhiệtluyệnH ợp

kimhệAl-Mn:

MncóthểtạovớiAlhợpchấtliênkimloạiAl6Mn.Phanàykhiphânt á n nhỏmịntrongnềndungdịchsẽgâyhóabền.ĐộhòatanlớnnhấtcủaM n trongdungdịchrắnđạtđượcở650oClà1,8%vàgiảmrấtnhanhtrongvùngnhiệtđộtừ450oC-

650oC.Đâyđồngthờicũnglàvùngnhiệtđộtôicủaphầnlớncáchợpkimnhômcôngnghiệp

LượngMntrongcáchợpkimnhômnàythôngthườngdaođộngtrongkhoảngtừ1-

1,6%nhưngdoảnhhưởngcủacáchợpchấtthườngcóFevàSiđộhòatancủamangantrongdungdịchrắngiảmđirấtnhanh

Vídụ:Sựcómặtcủa0,1%Fevà0,65%Si,dungdịchrắnchỉcóthểhòatanở500oCđượckhoảng0,05%Mn.ĐiềunàygiảithíchvìsaocáchợpkimbiếndạngAl-

Mnkhôngthểhóabềnbằngnhiệtluyện

Đểt ă n g bền,trongtrườnghợpn à y s ử dụngphươngphápb i ế n dạngnguộisẽrấthiệuquảvìhiệuứnghóabềnbiếndạngđạtđượckhálớn.Thêmn ữ a , dosựhìnhthànhpha(Al-Fe-Si-Al-Fe-Si-

Mn))khikếttinhởtrạngtháinhỏmịnphântán,nhiệtđộkếttinhlạicủahợpkimtănglên,gópphầnduytrìsựổnđịnhkếtquảhóabềnđãtạora

MộtđặcđiểmđángchúýlàhợpkimAl-MncóxuhướngthiêntíchMnvàtạodungdịchrắnquabãohòabấtthườngkhikếttinh.Sựphânbốkhôngđồngđềuthànhphầncóthểdẫntớikếtquảxấu,chẳnghạnlàmgiảmcơtính,đ ặ c biệtlàđộdaivađập,dotạothànhtổchứchạtnhỏvớisựphânbốhạtrấtchênhlệchgiữacácphầnmẫusaukhikếttinhlại

HợpkimhệAl-Mg:

ĐộhòatancủaMgtrongnhômlớnnhấtcóthểđạt15%ở4510C.Khihạnhiệtđộ,độhòatannàygiảmđivà

pha(Al-Fe-Si-Al3Mg2)tiếtratừdungdịchrắn,c ó xuhướngphânbốdạnglướiliên)tụcrấtnhạycảmvớiănmòndướiứngsuất.Chínhvìv ậ y trongcôngnghiệphạnc h ế sửdụngc á chợpk i m c h ứ a lượngnhỏMg(íthơn8%Mg),phổbiếnhơncảlàloạidưới4%Mg

DolượngMgnhỏ,hiệuứngh ó a bềnkhitôiv à giàh ó a q u á n h ỏ nênthự ctếđãbỏqua.ĐưathêmmộtlượngnhỏcáckimloạichuyểntiếpnhưCr(0,1-

0,2%),Mn(0,3-0,5%)chophépgiảmđộnhạycảmvớiănmòndướiứngsuất.Sửdụngphươngphápbiếndạngdẻođểhóabềncáckimloạinàysẽrấtc ó hiệuquả

CáctạpchấtFe,Sig â y ả n h hưởngxấuđếnc ơ tính,làmg i ả m c h ấ t lượngbềmặtkhigiacông,vìvậycầnhạnchếchúngởmứcthấpnhấtcóthể.CáchợpkimAl-Mgthuộcmộttrongnhữnghợpkimnhômnhẹnhất,cótínhh à n tốt,ổnđịnhchốngănmònkhíquyển,bềmặtsaugiacôngđẹp,khảnăng

2.1.2 Hợpkimnhômbiếndạnghóabềnbằngnhiệtluyện

Lànhómvậtliệuquantrọng,ngàycàngđượcnghiêncứuvàpháttriểnmạnh.Chúngtasẽtrìnhbàymộtsốhệthôngdụngvàđặctrưngnhất

HợpkimhệAl-CuvàAl-Cu-Mg:

Cáchợpkimhệnàythuộcloạiđượcnghiêncứu,sảnxuấtvàứngdụngc ô n g nghiệpsớmnhất.Saubiếndạng,tôivàgiàhóa,chúngcóhiệuứnghóabền rấtcao.Trongthựctếchúngcònđượcgọilàđuyra

Nếuđ ả m bảoc h ế độtôiv à giàhóanhư nhau,tănghàmlượngC u vàMgmộtcáchhợplýsẽlàmtănghiệuquảhóabềndotỷlệkhốilượngcácphahóabềntrongnềntăn)g.KhithayđổihàmlượngCuvàMgtheohướngtăngtỷlệ Mg/

Cu,độb ề n nóngcủahợpkims ẽ tănglên.Sởdĩnhưvậyv ì t ỉ l ệ M g /

C u t ă n g sẽkéot h e o sựtăngkhốilượngp h a CuMgAl2vàg i ả m bớtphaCuAl2.Ngườitađãx á c nhậnrằngp h a CuMgAl2ổnđịnhnhiệthơnphaCuAl2,nghĩalànótiếtratừdungdịchrắnởnhiệtđộcaohơn,tốcđộtíchtụnhỏhơn.ĐóchínhlànguyênnhânkhiếnchocáchợpkimAl-Cu-

MgvớiphahóabềnCuMgAl2cóthểgiữđượcđộbềntươngđốicaođếnkhoảngnhiệtđộ200-250oC

CáctạpchấtFe,Sigâyảnhhưởngtớicơtínhcủađuyra.Chúngcóthểt ạ o racácphadạngCu2FeAl7,vừagâygiònhợpkimdokếttinhởdạngthôto,v ừ a làmgiảmhiệuquảnhiệtluyệndochiếmgiữmộtlượngđồngđángkểcầnthiếtđểtạophahóabền.Trongthựctếngườitacốgắnggiảmthấphàm

lượngc ủ a cáctạpchấtnày,khốngc h ế tỉlệc ủ a chúngxấpxỉnhau,đểt ạ o r a các

dạngp ha

(Al-Fe-Si-Al-Fe-Si-Mg)kếttinhthànhhạ t nhỏ,ít ảnhhưởngtớ iđ ộ dẻo,khônglàmgiảmhiệuquảhóabềnkhitôivàhóagià.TrêncơsởAl-Cu-

Mg,khiđưathêmđồngthờiFevàNivàotheotỉlệ1/1ngườitatạoracáchợpkimn h ô mbiếndạngbềnnóng

Vídụ:Hợpk i m

AlCu2,5Mg1,6NiFeTi(AK4-1theoOCTvà2618t h e o AA)chứa2,5%Cu;1,6%Mg;1,0%Ni;1,0%Fe;0,18%Si;0,07%Ticó

khảnăngduytrìcơtínhkhácao,đếntận230oC

Ngườit a cũngtạoramộts ố h ợ p k i m nhômb i ế n d ạ n g hóabềnbằngnhiệtluy

việcrấttốtởvùng250-300oCbằngcáchhợpkimhóathêmMgvàmộtlượngnhỏcáckimloạichuyểntiếpkhácnhưTi,Zr,V

ếptheosẽnhậnđượchiệuứnghóabền.Phầnl ớ n cáchợpkimhệnàyđềucóthànhphầnhóahọctuântheotỷlệkhốilượng

giữaMgvàSibằng1,73.T u y nhiênđ ể gi a t ă n g c ơ t í n h cót h ể chod ư mộtlượngSivàtrongtrườnghợpnàyphảihysinhkhảnăngchốngănmòn

Si2,01,81,61,41,21,00,80,60,40,2α

α+Si5

50oC

α+Mg2Si+Si

Mg2Siα+Mg2Si

0,20,40,60,81,01,21,41,61,8 Mg

b)

Hình2.1.MặtcắtđẳngnhiệtgiảnđồphaAl-Mg-Siở200 o C(a)và550 o C(b)

(Theophầntrămkhốilượng)

ĐưathêmMnvớilượngnhỏ0,8%,Cr<0,3%sẽlàmnhỏhạt,tăngcơtính,đ ặ

c biệtl à t ă n g đ ộ d a i p h á hủy.Đ ồ n g vớilượngn h ỏ hơn0,5%cót á c dụngtốtlàmtăngc ơ tính,n h ư n g nếuvượtq u á g i á trịn à y sẽ làmgiảmkhản ă n g chốngănmòncủahợpkim

Sovớinhữnghợpkimhóabềnbằngnhiệtluyệnkhác,cơtínhcủacáchợpkimAl-Mg-

Sithuộclo ại trungbìnhn h ư n g tínhh à n vàgiac ô n g ápl ự c nóngthìtrộihơnhẳn.T h

êm nữachúngrấtổnđịnhchốngănmòntrong khíquyểnvàkhôngnhạycảmvớiănmòndướiứngsuất

Ngườitasửdụnghợpkimhệnàyđểchếtạocácchitiếtchịuhàn,cácc ấ u kiệntàuthủyvớinhiệtđộlàmviệckhôngvượtquá1500C

HợpkimhệAl-Zn-MgvàAl-Zn-Mg-Cu:

Ngoàidungdịchrắn t r o n) g MgcòncácphatrunggianMgZn2vàT (Al2Mg3Zn3).K h i nungnóng,độhòat a n củaMgZn2vàAl2Mg3Zn3trong t ă n) g l ê n mạnh(hình2.2).L à m n g u ộ i chậmt i ế p theo(

hệAl-Zn-t h ậ m c h í nguộihệAl-Zn-trongkhôngkhí)sẽdễdànghệAl-Zn-tạoradungdịchrắnquábãohòa

Hiệuứnghóabềnkhihóagiàtiếtphađạtrấtlớn.Giớihạnbền,đặcbiệtl à giớhạnchảytănglênkhităngtổnghàmlượngcủaZnvàMghình(2.3)

CáchợpkimAl-Zn-Mgchứanhỏhơn8% tổnghàmlượngZnvàMgcótỉsốnồngđộZn/

Mgnằmtrongkhoảng0,77-4làcáchợpkimnhômhàn.Độbềnmốihànsovớivùnglâncậnkhôngchênhlệchnhauvàhầunhưbằngđộbềnhợpkimcơsở

Nhữngđặcđ i ể m c h í n h củacáchợpk i m n à y l à khoảngnhiệtđ ộ tôirộng(350-

5000C),tốcđột ô i tớih ạ n nhỏ(cót h ể nguộitrongkhôngk h í ) độb ề n sauhóa giàtươngđốicao Nhữngkimloạichuyểnt i ế p nhưCr,Mn,T i

α + β9

8

α + β + T7

6

43

α + T + η

α + η

21

đượcđưavàovớihàmlượngnhỏnhằmnângcaochấtlượnghợpkim,đặcbiệtl à giảm xuhướngnhạycảmvớiănmòndướiứngsuất

α+T5

Nhượcđiểmchínhcủachúnglàxuhướngnhạycảmvớiănmòndướiứ n g suấtvàthảibềnnhanhkhinângnhiệtđộquá1200C.

rấtcótriểnvọngứngdụngtrongmộtsốlĩnhvựchiệnđại

Ưuđiểmnổibậtcủacáchợpkimnàylàsautôivàhóagiàcóhiệuquảhóabềnkhálớn,đặcbiệtmôđunđànhồiEđạttrịsốvượttrộihẳnsovớitấtc ả c á c hợpkimnhô

mk h á c (76.000MPas o vớic á c hợpkimnhômt h ô n g thườnglà70.000MPa)

Nếuthêm

Cuthìhợpkimsẽgồmc á c phaα,θ(CuAl2),AlLi,T(AlxLiyCuz).Hiệuứnghóabềnkhinhiệtluyệnkhálớnvìcácphaθ (CuAl2),A l L i v à T (AlxLiyCuz)đềucók h ả n ă n g h

ò a t a n và o α k h i nungv à tiếtraở d ạ n g trunggianphântánkhihóagià

Vídụ:Saunhiệtluyệnkhihoábền,hợpkimAlCu5Li1,2chứa5,3%Cu-1 , 2 % 0,6%Mn-0,15%Cdcócácchỉtiêucơtínhnhưsau:b=560MPa,

Li-0,2=510MPa,E=76.000MPa.

TrườnghợpnàythayCubằng5%MgtacóhợpkimAlMg5Li2.Đâylàmộttrongsốcáchợpkimnhômnhẹnhất(khốilượngriêngbằng2,7g/

cm3).S a u nhiệtluyệnhóabền,dosựtiếtraởdạngtrunggianphântáncủacácpha

SửdụnghợpkimAl-Licònbịhạnchế vìcôngnghệnấuluyệntươngđốiphứctạpdosựoxyhóarấtmạnh,giáthànhđắt

Tuyvậycùngvớisựtiếnbộc ủ a côngnghệ,sựxuấthiệncácphươngphápc h ế tạovậtliệumớinhưv ậ t liệubột,v ậ t liệuCompozit,v v … Từc á c hợpkimAl-

Licóđộbềnriêngcao,môđunđànhồilớn,hoàntoàncóthểchết ạ o cácvậtliệukếtcấugiátrịvàđầytriểnvọng

2.2 HỢPKIMNHÔMĐÚC

Khácvớicáchợpkimbiếndạngcầncóđộdẻocao,hợpkimnhômđúccầntínhđúctốtđểdễdàngtạohìnhcácchitiết.Đểdánhgiátínhđúc,ngườit a thườngcăncứvàocácchỉt i ê u như:Độchảyloãng,khản ă n g điềnđ ầ y khuôn,hệsốco,xuhướngnứtnóngvàrỗco.Nhờcónhiệtđộchảythấp,cáchợpkimnhômcóthểđúc trongkhuônkimloại.Dotốcđộnguộinhanhcáct h ỏ i đúctrongkhuônkimloạithườngcótổchứcnhỏmịnvàcơtínhđượccảithiệnđángkể

Sovớihợpkimbiếndạng,hợpk i m nhômđúc c h ứ a lượngnguyênt ố hợpkimlớnhơnvàtrongtổchứccủachúngbaogiờcũngcómộttỉlệđángkểthànhphầncùngtinh.Điềun à y chophéphạthấpnhiệtđộc h ả y v à t h u h ẹ p khoảngnhiệtđộkếttinh

Dướiđ â y sẽtrìnhbàymộtsốdạnghợpkimn h ô m đ ú c đ i ể n h ì n h v à t h ô n gdụngnhất

HệhợpkimAl-Si:

Thànhphầncùngtinhứngvới12,7%Sinhữnghợpkimứngdụngtrongc ô n g nghiệpcóhàmlượngSidaođộngtrongkhoảngtừ5-20%.Thôngdụng