Tìm hiểu về nhôm và hợp kim nhôm 6005 T5

Nhôm là một nguyên tố hóa học có số nguyên tử 13 và ký hiệu hóa học Al (Aluminium). Nó xuất hiện dưới dạng kim loại mềm, màu trắng bạc, nó không có từ tính và rất dễ uốn. Nó có nhiều trên trái đất (8% vỏ trái đất). Kim loại này có tính phản ứng hóa học cao. Nó không xuất hiện tự nhiên dưới dạng kim loại tự do, kim loại này có tỷ trọng thấp nên nó nhẹ và có khả năng chống ăn mòn thông qua việc hình thành một lớp oxit trên bề mặt của nó (Al2O3)

Tính chất hóa học của nhôm

• Kí hiệu hóa học là Al.

• Số hiệu nguyên tử là 13.

• Cấu hình electron là [Ne] 3s 23p 1

• Trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn là 26,98.

• Ở nhiệt độ và áp suất môi trường, nó ở dạng rắn

• Điểm nóng chảy là 660,32 ° C

• Điểm sôi là 2470 ° C

• Trạng thái oxy hóa ổn định nhất là +3.

Tính chất vật lý của nhôm

Khối lượng riêng của nhôm: Nhôm có khối lượng riêng 2,7 g/cm3, nhẹ bằng một phần ba so với thép hoặc đồng, khiến nó trở thành một trong những kim loại nhẹ nhất có sẵn trên thị trường. Kết quả là tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao làm cho nó trở thành vật liệu kết cấu quan trọng cho phép tăng trọng tải hoặc tiết kiệm nhiên liệu cho các ngành vận tải nói riêng.

Sức mạnh của nhôm: Nhôm nguyên chất không có độ bền kéo cao. Tuy nhiên, việc bổ sung các nguyên tố hợp kim như mangan, silicon, đồng và magiê có thể làm tăng các đặc tính độ bền của nhôm và tạo ra một hợp kim có các đặc tính phù hợp với các ứng dụng cụ thể.

Nhôm rất thích hợp với môi trường lạnh. Nó có lợi thế hơn thép ở chỗ độ bền kéo của nó tăng lên khi giảm nhiệt độ trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai. Mặt khác, thép trở nên giòn ở nhiệt độ thấp.

Khả năng chống ăn mòn của nhôm: Khi tiếp xúc với không khí, một lớp oxit nhôm hình thành gần như ngay lập tức trên bề mặt nhôm. Lớp này có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Nó khá bền với hầu hết các axit nhưng kém bền hơn với kiềm.

Độ dẫn nhiệt của nhôm: Độ dẫn nhiệt của nhôm lớn hơn khoảng ba lần so với thép. Điều này làm cho nhôm trở thành vật liệu quan trọng cho cả ứng dụng làm mát và sưởi ấm như bộ trao đổi nhiệt. Kết hợp với đặc tính không độc hại này, nhôm được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ nấu ăn và đồ dùng nhà bếp.

Độ dẫn điện của nhôm: Đứng sau đồng và bạc, nhôm có độ dẫn điện đủ cao để sử dụng làm chất dẫn điện. Mặc dù độ dẫn điện của hợp kim dẫn điện thường được sử dụng (1350) chỉ bằng khoảng 62% so với đồng ủ, nhưng nó nhẹ chỉ bằng một phần ba trọng lượng của đồng và do đó có thể dẫn điện gấp đôi so với đồng nếu có cùng trọng lượng.

Độ phản xạ của nhôm: Từ tia cực tím đến tia hồng ngoại, nhôm là chất phản xạ tuyệt vời năng lượng bức xạ. Hệ số phản xạ ánh sáng khả kiến ​​khoảng 80% có nghĩa là nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chiếu sáng. Các đặc tính phản xạ tương tự làm cho nhôm lý tưởng như một vật liệu cách nhiệt để bảo vệ khỏi tia nắng mặt trời vào mùa hè, đồng thời cách nhiệt chống mất nhiệt vào mùa đông.

Hợp kim nhôm là gì?

“Hợp kim” là sự pha trộn của các nguyên tố kim loại khác nhau, thường được tạo ra để tăng cường sức mạnh và độ bền của vật liệu.

Nhôm nguyên chất mềm, dễ uốn, chống ăn mòn và có tính dẫn điện cao. Để cung cấp độ bền cao hơn cần thiết cho các ứng dụng khác, nó trải qua một quy trình hợp kim.  Hợp kim nhôm là một hợp kim trong đó nhôm (Al) là kim loại chiếm ưu thế. Các nguyên tố hợp kim điển hình là đồng (Cu), magie (Mn), mangan (Mg), silic (Si), thiếc (Sn), niken (Ni) và kẽm (Zn) để tăng cường sức mạnh và các đặc tính khác của nó tùy thuộc vào ứng dụng mong muốn.

Với sự kết hợp của các thành phần, nhôm có thể có được độ bền cao hơn rất nhiều và trong một số trường hợp, nó thậm chí có thể vượt trội hơn thép. Hợp kim nhôm nhẹ, cực kỳ linh hoạt, chắc chắn và đáng tin cậy. Vì lý do này, chúng rất được ưa chuộng trong các ứng dụng kỹ thuật, xây dựng và ô tô, trở thành một trong những vật liệu kim loại phổ biến nhất, bên cạnh thép.

Phân loại hợp kim nhôm

Dựa theo phương pháp chế tạo, người ta phân thành hai loại hợp kim nhôm chính là hợp kim rèn và hợp kim đúc. Hợp kim rèn được chia nhỏ hơn nữa theo series hoặc họ thành phần. Cả hai nhóm này được chia thành các loại có thể xử lý nhiệt và không thể xử lý nhiệt. Khoảng 85% nhôm được sử dụng trong hợp kim rèn. Hợp kim đúc tương đối rẻ để sản xuất vì điểm nóng chảy thấp, nhưng chúng có xu hướng có độ bền kéo thấp hơn so với các hợp kim rèn. Các hợp kim nhôm rèn được xác định bằng ký hiệu gồm 4 chữ số, trong các tiêu chuẩn châu Âu, cùng một số được thêm vào trước “EN AW-“.

Đặc tính của hợp kim nhôm

• Độ bền cao: Trong phản ứng hoá học của nhôm và các nguyên tố kim loại và phi kim, hợp kim nhôm tạo ra 1 lớp nhôm oxit trên bề mặt bởi quá trình oxy hoá. Lớp oxit này giúp bảo vệ cốt hợp kim bên trong trước những điều kiện thời tiết. Do đó, hợp kim nhôm có độ bền rất cao, có thể chống lại sự ăn mòn trong không khí.

• Dẫn nhiệt và dẫn điện: Hợp kim nhôm thuộc top 10 các kim loại dẫn nhiệt, dẫn điện tốt nhất, cụ thể là đứng thứ 4 (vàng sau đồng, bạc,). Vì thế, nếu là nhôm tinh khiết sẽ được ứng dụng vào làm dây dẫn điện, tuy nhiên, rất ít khi trường hợp này xảy ra vì sử dụng đồng sẽ mang lợi ích kinh tế tốt hơn. Hợp kim nhôm có độ giãn nở nhiệt thấp nên càng được yêu thích hơn nữa.

• Dễ tái chế: Hợp kim nhôm có thể tái chế nhưng không thay đổi các thành phần tự nhiên, đặc tính vốn có. Do đó, hợp kim nhôm giúp các ngành nghề sản xuất tiết kiệm rất nhiều chi phí nguyên vật liệu. Thay vì mua mới, nếu có thể thì vẫn tái chế được những thanh nhôm cũ, điều này ngoài có lợi về mặt kinh tế còn giúp giảm khí thải độc hại, bảo vệ môi trường.

• Dễ tạo hình, đúc khuôn: Hợp kim nhôm chỉ nhẹ bằng ⅓ sắt và rất mềm dẻo, độ nóng chảy không quá cao, chỉ khoảng 550ºC – 600ºC, đặc biệt, hợp kim nhôm không nhiễm từ. Vì thế, chúng ta có thể tạo hình bằng cách đúc khuôn, kéo sợi, hoặc tạo ra bất kỳ hình dạng nào để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau.

Nhôm 6005-T5 là gì?

Hợp kim nhôm 6005-T5 là hợp kim nhôm nhôm 6005 ở nhiệt độ T5. Hợp kim nhôm 6005 là một hợp kim trong họ nhôm-magiê-silicon rèn (6000 series như: 6061, 6063 và 6082). T5 là quá trình tạo hình ở nhiệt độ cao + lão hóa tự nhiên.

Các hợp kim trong sê-ri 6xxx, với các nguyên tố hợp kim chính là silicon và magiê, nó rất bền và có thể được tăng cường thêm bằng cách xử lý nhiệt. Sự kết hợp tuyệt vời giữa độ bền, khả năng tạo hình, khả năng chống ăn mòn và khả năng hàn dẫn đến việc chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Giải thích thuật ngữ:

Trạng thái T6: Đề cập đến việc làm mát tức thời của tấm nhôm bằng cách làm mát bằng nước sau khi nó được đùn ra từ máy đùn, để tấm nhôm có thể đạt được yêu cầu về độ cứng cao hơn (độ cứng trên 13,5 wechsler). Thời gian làm mát bằng nước là ngắn nên còn được gọi là lão hóa nhân tạo

Trạng thái T5: Đề cập đến tấm nhôm được ép đùn từ máy đùn bằng cách làm mát không khí để giảm nhanh nhiệt độ để đáp ứng các yêu cầu về độ cứng cần thiết (độ cứng wechsler 8–12). Thời gian làm mát tương đối dài, thường là 2-3 ngày nên còn được gọi đó là lão hóa tự nhiên.

Lão hóa: Là quá trình loại bỏ căng thẳng bên trong một kim loại. Trong quá trình sản xuất tấm nhôm, do nhiệt và đùn, mật độ giữa các tinh thể không đồng nhất và năng lượng không thể được giải phóng hoàn toàn, được lưu trữ trong tấm nhôm. Năng lượng này được gọi là căng thẳng nội bộ.
Làm nguội: Làm nguội đột ngột kim loại đến nhiệt độ quy định để đạt được độ cứng mong muốn

Thành phần hợp kim nhôm 6005 

Thành phần hợp kim của nhôm 6005 là: 

• Nhôm: 97,5 đến 99,0%

• Crom: <= 0,1%

• Đồng: <= 0,1%

• Sắt: <= 0,35%

• Magiê: 0,4 đến 0,6%

• Mangan: <= 0,1%

• Silic: 0,6 đến 0,9%

• Titan: <= 0,1%

• Kẽm: <= 0,1%

• Khác: <= 0,15%

Đặc tính cơ học của nhôm 6005 

Các đặc tính vật liệu tiêu biểu cho hợp kim nhôm 6005 bao gồm:

• Tỷ trọng : 2,70 g/cm3

• Độ cứng, Brinell: 95

• Mô đun đàn hồi : 69 GPa, hoặc 10 Msi.

• Độ bền kéo cuối cùng : 190 đến 300 MPa, hoặc 28 đến 44 ksi.

• Độ bền kéo, năng suất: 100 đến 260 MPa, hoặc 15 đến 38 ksi.

• Điện trở suất: 49e-006 ohm-cm @ 20 °C

• Giãn nở nhiệt : 23 μm/mK.

• Độ nóng chảy: 607,2 – 654°C

Ứng dụng nhôm 6005-T5

Dòng hợp kim nhôm 6005 có xu hướng là loại hợp kim nhôm phổ biến nhất để ép đùn, những hợp kim này rất dễ tạo hình, gia công và hoàn thiện. Sức mạnh và khả năng chống ăn mòn của chúng khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng trong hàng không, hàng hải, xây dựng, kết cấu như hệ thống khung và giá đỡ tấm pin năng lượng mặt trời.