Hợp kim nhôm là gì?
Hợp kim nhôm là một thành phần hóa học trong đó các nguyên tố khác được thêm vào nhôm nguyên chất để tăng cường các tính chất của nó, chủ yếu là để tăng độ bền. Các nguyên tố khác này bao gồm sắt, silic, đồng, magiê, mangan và kẽm ở mức kết hợp có thể tạo nên tới 15 phần trăm hợp kim theo trọng lượng. Hợp kim được gán một số có bốn chữ số, trong đó chữ số đầu tiên xác định một lớp chung hoặc một loạt, được đặc trưng bởi các nguyên tố hợp kim chính của nó.
Nhôm nguyên chất
Dòng 1xxx
Hợp kim sê-ri 1xxx bao gồm nhôm có độ tinh khiết 99 phần trăm trở lên. Sê-ri này có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, khả năng gia công tuyệt vời, cũng như độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao. Đây là lý do tại sao sê-ri 1xxx thường được sử dụng cho đường dây truyền tải hoặc lưới điện. Các ký hiệu hợp kim phổ biến trong sê-ri này là 1350, cho các ứng dụng điện và 1100, cho khay đóng gói thực phẩm.
Hợp kim có thể xử lý nhiệt
Một số hợp kim được gia cường bằng cách xử lý nhiệt dung dịch rồi làm nguội nhanh hoặc làm nguội nhanh. Xử lý nhiệt đưa kim loại hợp kim rắn vào và nung nóng đến một điểm cụ thể. Các nguyên tố hợp kim, được gọi là chất tan, được phân bố đồng nhất với nhôm khi đặt chúng vào dung dịch rắn. Sau đó, kim loại được làm nguội nhanh hoặc làm nguội nhanh, làm đông cứng các nguyên tử chất tan tại chỗ. Do đó, các nguyên tử chất tan kết hợp thành một chất kết tủa phân bố mịn. Quá trình này xảy ra ở nhiệt độ phòng được gọi là lão hóa tự nhiên hoặc trong hoạt động lò nung nhiệt độ thấp được gọi là lão hóa nhân tạo.
Dòng 2xxx
Trong loạt 2xxx, đồng được sử dụng làm nguyên tố hợp kim chính và có thể được gia cường đáng kể thông qua quá trình xử lý nhiệt dung dịch. Các hợp kim này có sự kết hợp tốt giữa độ bền và độ dẻo dai cao, nhưng không có mức độ chống ăn mòn trong khí quyển như nhiều hợp kim nhôm khác. Do đó, các hợp kim này thường được sơn hoặc phủ để tiếp xúc với các điều kiện như vậy. Chúng thường được phủ bằng hợp kim có độ tinh khiết cao hoặc hợp kim loạt 6xxx để chống ăn mòn rất tốt. Hợp kim 2024 có lẽ là hợp kim máy bay được biết đến rộng rãi nhất.
Dòng 6xxx
Dòng 6xxx đa năng, có thể xử lý nhiệt, có khả năng định hình cao, có thể hàn và có độ bền khá cao cùng với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Các hợp kim trong dòng này chứa silic và magie để tạo thành magie silicide bên trong hợp kim. Các sản phẩm đùn từ dòng 6xxx là lựa chọn đầu tiên cho các ứng dụng kiến trúc và kết cấu. Hợp kim 6061 là hợp kim được sử dụng rộng rãi nhất trong dòng này và thường được sử dụng trong khung xe tải và tàu biển. Ngoài ra, một số vỏ điện thoại được làm từ hợp kim dòng 6xxx.
Dòng 7xxx
Kẽm là tác nhân tạo hợp kim chính cho loại này và khi thêm magiê với lượng nhỏ hơn, kết quả sẽ là một hợp kim có thể xử lý nhiệt, có độ bền rất cao. Các nguyên tố khác như đồng và crom cũng có thể được thêm vào với lượng nhỏ. Các hợp kim được biết đến phổ biến nhất là 7050 và 7075, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp máy bay.
Hợp kim không thể xử lý nhiệt
Hợp kim không qua xử lý nhiệt được gia cường thông qua quá trình làm nguội. Làm nguội diễn ra trong quá trình cán hoặc rèn và là hành động “gia công” kim loại để làm cho nó cứng hơn. Ví dụ, khi cán nhôm thành các khổ mỏng hơn, nó trở nên cứng hơn. Điều này là do quá trình làm nguội tạo ra các vị trí sai lệch và chỗ trống trong cấu trúc, sau đó ức chế chuyển động của các nguyên tử so với nhau. Điều này làm tăng độ bền của kim loại. Các nguyên tố hợp kim như magiê tăng cường hiệu ứng này, dẫn đến độ bền thậm chí còn cao hơn.
Dòng 3xxx
Mangan là nguyên tố hợp kim chính trong loạt này, thường được thêm một lượng nhỏ magiê. Tuy nhiên, chỉ có một tỷ lệ phần trăm mangan hạn chế có thể được thêm vào nhôm một cách hiệu quả. 3003 là một hợp kim phổ biến cho mục đích chung vì nó có độ bền vừa phải và khả năng gia công tốt và có thể được sử dụng trong các ứng dụng như bộ trao đổi nhiệt và dụng cụ nấu ăn. Hợp kim 3004 và các biến thể của nó được sử dụng trong thân lon đồ uống bằng nhôm.
Dòng 4xxx
Hợp kim sê-ri 4xxx được kết hợp với silicon, có thể được thêm vào với số lượng đủ để hạ thấp điểm nóng chảy của nhôm mà không gây ra tình trạng giòn. Do đó, sê-ri 4xxx sản xuất ra dây hàn và hợp kim hàn tuyệt vời khi cần điểm nóng chảy thấp hơn. Hợp kim 4043 là một trong những hợp kim phụ được sử dụng rộng rãi nhất để hàn hợp kim sê-ri 6xxx cho các ứng dụng kết cấu và ô tô.
Dòng 5xxx
Magiê là tác nhân hợp kim chính trong chuỗi 5xxx và là một trong những nguyên tố hợp kim hiệu quả và được sử dụng rộng rãi nhất cho nhôm. Các hợp kim trong chuỗi này có đặc tính cường độ từ trung bình đến cao, cũng như khả năng hàn và chống ăn mòn tốt trong môi trường biển. Do đó, hợp kim nhôm-magiê được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và thi công, bể chứa, bình chịu áp suất và các ứng dụng hàng hải. Ví dụ về các ứng dụng hợp kim phổ biến bao gồm: 5052 trong điện tử, 5083 trong các ứng dụng hàng hải, tấm 5005 anot hóa cho các ứng dụng kiến trúc và 5182 làm nắp lon đồ uống bằng nhôm.
