Bài giảng Kim loại học - Chương 7: Kim loại màu và hợp kim màu

Nội dung text: Bài giảng Kim loại học - Chương 7: Kim loại màu và hợp kim màu

1. Nội dung 7.1 Nhôm và hợp kim nhôm 7.2 Đồng và hợp kim đồng 7.3 Titan và hợp kim titan 7.4 Hợp kim ổ trục
2. 7.1.1 Nhôm kim loại (nhôm nguyên chất - Al) ➢Màu trắng bạc ➢Kiểu mạng: lập phương diện tâm (a= 4.04Å) ➢Khối lượng riêng: 2,7g/cm3 ➢Nhiệt độ chảy: 6600C ➢Nhiệt độ bốc hơi: 2.4930C
3. ➢Nhôm dễ nấu chảy: Do nhiệt độ chảy thấp, nhiệt độ bốc hơi cao → dễ đúc, nhưng tính đúc ko cao do co ngót lớn (6%) Nhiệt dung riêng rất lớn → tiêu hao nhiệt lượng lớn khi nấu chảy, có lợi cho quá trình nguội chậm (dễ biến tính và tinh luyện) ➢Độ bền tương đối, độ dẻo cao: Độ bền thấp (giới hạn bền 60MPa, độ cứng 25HB) → thường dùng nhôm HK để nâng cao độ bền Độ dẻo cao → dễ biến dạng thành tấm lá mỏng, kéo sợi Tính gia công cắt gọt thấp
4. ➢O2: tạo Al2O3 rất bền vững, khó phân hủy, độ cứng cao, không hòa tan vào nhôm lỏng. Làm giảm độ bền và tăng độ hòa tan khí trong HK. Hàm lượng lớn làm giảm độ chảy loãng và độ điền đầy khuôn khi đúc. ➢Các khí hòa tan: tạo rỗ khí, tăng độ xốp, làm giảm độ bền của HK. Hydro chiếm 80% lượng khí hòa tan trong nhôm. Hydro dễ tích tụ và gây nứt tế vi HK
5. 7.1.2 Hợp kim nhôm 1- Phân loại hợp kim nhôm Độ bền cao hơn hẳn nhôm nguyên chất Theo công nghệ chế tạo, chia làm 3 nhóm: ➢HK nhôm đúc (chứa thành phần cùng tinh cao) ➢HK nhôm biến dạng theo công nghệ nấu chảy. Chia hai nhóm nhỏ: hóa bền bằng nhiệt luyện và không hóa bền bằng nhiệt luyện ➢HK nhôm thêu kết theo công nghệ luyện kim bột
6. Ký hiệu hợp kim nhôm Theo chuẩn TCVN 1859 – 75 Ví dụ: AlSi5,5Cu4,5Đ AlSi12Mg1,3Cu2Mn0,6Đ AlCu4,4Mg1,5Mn0,6 AlZn5,6Mg2,5Cu1,6
7. Hệ Al – Mn Mn = 1 – 1,6% Tổ chức: dung dịch rắn α và pha MnAl6 ➢ Fe và Si làm giảm độ hòa tan của Mn trong ddr do tạo thành pha liên kim loại Al – Fe – Si – Mn → không hóa bền bằng nhiệt luyện ➢ Tăng độ bền bằng biến dạng nguội ➢ Biến dạng dẻo làm tăng độ bền HK gần 2 lần ➢ Mn dễ bị thiên tích làm xấu cơ tính (nhất là độ dai va đập) Hệ Al – Mn chịu gia công biến dạng nóng và nguội tốt, tính hàn cao, tính chống ăn mòn trong khí quyển cao (có Mn).
8. Hệ Al – Mg Mg = 3 – 8%; tối đa 17,4% ở 4510C ➢ Khi nguội làm tiết pha thứ hai Mg2Al3 (Mg5Al8) dạng lưới → làm xấu cơ tính, tăng ăn mòn ứng suất ➢ Khối lượng nhẹ trong số các HK nhôm ➢ Tính đàn hồi tốt ➢ Chống ăn mòn trong khí quyển ➢ Bề mặt gia công đẹp ➢ Khả năng giảm chấn mạnh ➢ Độ bền mỏi cao Ứng dụng: trong ngành chế tạo ôtô, công trình xây dựng
9. b. HK nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện Độ bền trung bình và cao, kết hợp tốt giữa độ bền và độ dẻo Hệ HK: Al – Cu, Al – Cu – Mg (duralumin), Al – Cu – Mg – Zn (HK độ bền cao) Cu không quá 4%; Mg = 1 – 2% Các pha CuAl2 (θ), CuMgAl2 (S), CuMg3Al5 (T) là các pha hóa bền Khả năng hóa bền: θ > S > T Nhiệt luyện: ➢Tôi: độ bền tăng ít, độ dẻo cao >548oC pha CuAl2 hòa tan hết vào DDR (Al). ➢Hóa già: độ bền tăng mạnh
10. Ưu điểm: Độ bền riêng rất cao (tỷ số giữa độ bền và khối lượng riêng – đơn vị là chiều dài): 15 – 16. Thép CT5 là 4,8 – 6, gang là 1,5 – 6. Không thể thiếu trong ngành hàng không, giao thông vẫn tải, Nhược điểm: Tính chống ăn mòn và tính hàn kém (các pha có thế điện cực khác nhau) → phủ Al nguyên chất chất làm tăng khả năng chống ăn mòn nhưng giảm độ bền.
11. 3. Hợp kim nhôm đúc Yêu cầu tính đúc cao: ➢Độ chảy loãng ➢Khả năng điền đầy khuôn ➢Hệ số co ➢Xu hướng nứt nóng và rỗ co ➢Thiên tích
12. b. Các hợp kim nhôm đúc khác Hệ HK Al – Cu: ➢Tính đúc kém → Hk hóa thêm Mg, Ni, Mn, Ti ➢Làm việc ở nhiệt độ cao (250 – 3500C) ➢Tính gia công cắt và tính hàn tốt ➢Giới hạn mỏi cao ➢Chịu ăn mòn kém ➢Độ dẻo thấp