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 đặc tính của nó, chủ yếu là để tăng độ bền của nó. Những nguyên tố khác này bao gồm sắt, silicon, đồng, magie, mangan và kẽm ở mức độ kết hợp lại có thể chiếm tới 15% trọng lượng của hợp kim. Hợp kim được gán một số có bốn chữ số, trong đó chữ số đầu tiên xác định một loại hoặc chuỗi chung, được đặc trưng bởi các nguyên tố hợp kim chính của nó.
Nhôm nguyên chất
Dòng 1xxx
Hợp kim dòng 1xxx bao gồm nhôm có độ tinh khiết 99% hoặc cao hơn. Dòng sản phẩm này có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, khả năng làm việc tuyệt vời cũng như độ dẫn nhiệt và điện cao. Đây là lý do tại sao dòng 1xxx thường được sử dụng cho đường dây truyền tải hoặc lưới điện. Các ký hiệu hợp kim phổ biến trong loạt sản phẩm này là 1350, dành cho các ứng dụng điện và 1100, dành cho khay đóng gói thực phẩm.
Hợp kim có thể xử lý nhiệt
Một số hợp kim được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt dung dịch và sau đó làm nguội hoặc làm nguội nhanh. Xử lý nhiệt lấy kim loại hợp kim rắn 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 đưa chúng vào dung dịch rắn. Kim loại sau đó được làm nguội hoặc làm nguội nhanh chóng, làm đóng băng các nguyên tử chất tan tại chỗ. Do đó, các nguyên tử chất tan kết hợp thành kết tủa phân bố mịn. Điều này xảy ra ở nhiệt độ phòng được gọi là lão hóa tự nhiên hoặc trong quá trình vận hành lò ở nhiệt độ thấp được gọi là lão hóa nhân tạo.
Dòng 2xxx
Trong dòng 2xxx, đồng được sử dụng làm nguyên tố hợp kim chính và có thể được tăng cường đáng kể thông qua 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 cho những bề mặt như vậy. Chúng thường được phủ bằng hợp kim có độ tinh khiết cao hoặc hợp kim dòng 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 rất linh hoạt, có thể xử lý nhiệt, có khả năng tạo hình cao, có thể hàn và có độ bền cao vừa phải cùng với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Các hợp kim trong dòng này chứa silicon và magiê để tạo thành magie silicide trong hợp kim. Các sản phẩm ép đùn dòng 6xxx là lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng kiến trúc và kết cấu. Hợp kim 6061 là hợp kim được sử dụng rộng rãi nhất trong dòng sản phẩm 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 dòng sản phẩm này và khi magie được thêm vào với một lượng nhỏ hơn sẽ tạo ra hợp kim có độ bền rất cao, có thể xử lý nhiệt. Các nguyên tố khác như đồng và crom cũng có thể được thêm vào với số 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 được xử lý nhiệt được tăng cường thông qua gia công nguội. Gia công nguội xảy 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 xuống những tấm mỏng hơn, nó sẽ cứng hơn. Điều này là do quá trình gia công nguội tạo ra các sai lệch và chỗ trống trong cấu trúc, sau đó ngăn cản sự chuyển động của các nguyên tử so với nhau. Điều này làm tăng sức mạnh của kim loại. Các nguyên tố hợp kim như magie 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 sản phẩm này, thường được thêm vào một lượng nhỏ magie. Tuy nhiên, chỉ có một tỷ lệ mangan hạn chế có thể được thêm vào nhôm một cách hiệu quả. 3003 là 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 sửa đổi của nó được sử dụng trong thân lon nước giải khát bằng nhôm.
Dòng 4xxx
Hợp kim dòng 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 tạo ra độ giòn. Vì lý do này, dòng 4xxx tạo ra dây hàn và hợp kim hàn tuyệt vời đòi hỏi nhiệt độ nóng chảy thấp hơn. Hợp kim 4043 là một trong những hợp kim phụ được sử dụng rộng rãi nhất để hàn các hợp kim dòng 6xxx cho các ứng dụng kết cấu và ô tô.
Dòng 5xxx
Magiê là tác nhân hợp kim chính trong dòng 5xxx và là một trong những nguyên tố hợp kim được sử dụng rộng rãi và hiệu quả nhất cho nhôm. Các hợp kim thuộc dòng này có đặc tính cường độ từ trung bình đến cao, cũng như khả năng hàn tốt và khả năng chống ăn mòn trong môi trường biển. Do đó, hợp kim nhôm-magiê được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, bể chứa, bình chịu áp lực và các ứng dụng hàng hải. Ví dụ về các ứng dụng hợp kim phổ biến bao gồm: 5052 trong điện tử, 5083 trong ứng dụng hàng hải, tấm 5005 được anot hóa cho các ứng dụng kiến trúc và 5182 làm nắp lon đồ uống bằng nhôm.
