Nhôm là kim loại phổ biến trong trái đất. Hợp kim của nhôm được ứng dụng rất rộng rãi trong cuộc sống. Vậy Nhôm là gì? Những hợp kim nhôm quan trọng nhất là loại nào? Cùng tìm hiểu với Phế Liệu 247 – đơn vị dẫn đầu thị trường trong lĩnh vực thu mua nhôm phế liệu.

Hợp Kim Của Nhôm Là Gì?

Nguyên Tố Nhôm – Thành Phần Quan Trọng Trong Hợp Kim Nhôm

Nhôm là kim loại có một dạng thù hình. Mạng lập phương tâm mặt với thông số mạng a = 4,04 A⁰. Nhôm có các tính chất vật lý như sau:

• Khối lượng riêng nhỏ (g = 2,7g/cm³).
• Tính dẫn diện và dẫn nhiệt cao, có độ giãn nở nhiệt nhỏ.
• Tính chống ăn mòn cao (vì có màng oxit Al₂O₃ xít chặt bảo vệ).
• Nhiệt độ chảy thấp (660⁰C).
• Cơ tính thấp (σ_b = 6Kg/mm², HB = 25, δ = 40%) do đó rất dễ biến dạng, tính gia công cắt thấp.
•  TCVN 1659-75 quy định ký hiệu nhôm bằng chữ Al và số chỉ % của nhôm, ví dụ Al99, Al99,5.

Hợp Kim Của Nhôm Là Gì?

Hợp kim nhôm là sự hòa trộn của nhôm kim loại nguyên chất với một sốt phi kim hoặc kim loại khác. Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất cả các kim loại khác, trừ sắt. Nhôm nguyên chất có sức chịu kéo thấp. Tuy nhiên, các hợp kim với đồng, kẽm, magiê, mangan và silic lại khắc phục được điều ấy. Khi được gia công cơ-nhiệt, các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể.

Có một số loại hợp kim của nhôm có tên gọi thực tế như: Silumin, Đuy ra, Boxit. Đó là những loại phổ biến. Tuy nhiên chúng thường bị nhầm lẫn là hợp kim không phải của nhôm do tên gọi khác. Silumin là hợp kim của nhôm với Silic (10 – 14% Si). Đuy ra là hợp kim chứa 94% Al, 4% Cu, còn lại là Mn, Mg, Si. Boxit có thành phần chính là Nhôm (III) oxit.

Hợp Kim Nhôm Đúc

Hợp kim nhôm đúc có hai loại là hợp kim liti nhôm và Hợp kim Al-Si-Mg(Cu). 

Hợp Kim Liti Nhôm

Hợp kim Al-Li là hợp kim nhôm với liti thông thường bao gồm cả đồng và ziriconi. Khi liti là một kim loại nguyên tố có tỷ trọng rất thấp, thì nếu bổ sung vào nhôm sẽ cho hợp kim có tỷ trọng thấp hơn nhôm nguyên tố. Nếu bổ sung vào hợp kim một lượng 1% liti thì sẽ làm cho hợp kim Al-Li nhẹ đi 3% và tăng độ cứng lên 5%. Hợp kim Al–Li thương mại chiếm 2,45% liti theo khối lượng.

Hợp kim Al-Li rất quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vũ trụ. Hợp kim nhôm này mang nhiều lợi thế về trọng lượng riêng. Hiện tại hợp kim này đang được sử dụng cho ngành hàng không và các dự án máy bay lên thẳng.

Phôi và phế liệu cũng như các vật liệu tái chế của hợp kim Al-Li phải để riêng và không được để lẫn với các nhón hợp kim của nhôm khác, bởi vì chúng có thể gây cháy nổ rất nguy hiểm.

Hợp Kim Al-Si-Mg(Cu) 

Là các loại hợp kim với thành phần như:

• Hàm lượng Si rộng (5-20%) và có thêm Mg (0,3-0,5%) để tạo pha hoá bền Mg2Si nên các hệ Al-Si-Mg phải qua hoá bền.
• Cho thêm Cu (3-5%) vào hệ Al-Si-Mg để cải thiện cơ tính và có tính đúc tốt. Do có các thành phần gần với Al-Si-Cu nên được sử dụng trong đúc piston (AA390.0), nắp máy của động cơ đốt trong.

Hợp Kim Nhôm Biến Dạng

Được chia làm hai loại. Hợp kim nhôm biến dạng hoá bền được bằng nhiệt luyện. Hợp kim nhôm biến dạng không hoá bền được bằng nhiệt luyện. Có một số loại sau:

• Nhôm thương phẩm (>99,0%):

• Dùng trong công nghiệp hoá học, thực phẩm, đông lạnh, làm thùng chứa (AA1060)
• Dùng làm dây cáp điện (dây trần hoặc dây bọc): AA1350

Tạp chất có hại trong nhôm sạch bao gồm: Fe, Si tạo nên các pha giòn FeAl

• Hợp kim Al-Mn. Về cơ tính, hợp kim biến dạng hệ Al – Mn rất nhạy cảm với biến dạng nguội (giới hạn chảy tăng 2 – 4 lần). Nhiệt độ kết tinh lại tăng lên. Hợp kim Al – Mn dễ biến dạng dẻo, được cung cấp dưới dạng các bán thành phẩm khác nhau (lá mỏng, thanh, dây, hình, ống…). Chống ăn mòn tốt trong khí quyển và dễ hàn.
• Hợp kim Al-Mg. Người ta thường chỉ dùng < 4%Mg để tránh tạo nên lưới. Chúng có một số đặc tính như:

• Nhẹ nhất trong số các hợp kim nhôm và có độ bền khá, có thể cải thiện bằng biến dạng nguội.
• Khả năng biến dạng nóng, nguội và hàn đều tốt.
• Tính chống ăn mòn tốt và có thể cải thiện bằng anod hóa

Ứng Dụng Thực Tế Của Những Hợp Kim Quan Trọng Của Nhôm

1. Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ phủ vàng. Chúng để phủ vệ tinh nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ. Vào ban ngày hấp thụ tốt bức xạ điện từ của Mặt Trời, ban đêm hấp thụ thấp bức xạ hồng ngoại.
2. Hợp kim nhôm, nhẹ và bền. Ứng dụng để chế tạo các chi tiết của phương tiện vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển)
3. Đóng gói (can, giấy gói)
4. Xử lý nước
5. Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v; tuy nhiên nó đã đánh mất vai trò chính dùng làm dây dẫn phần cuối cùng của các mạng điện, trực tiếp đến người sử dụng
6. Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị, đồ nấu bếp)
7. Chế tạo máy móc. Mặc dù tự bản thân nó là không nhiễm từ, nhôm được sử dụng trong thép MKM và các nam châm Alnico.
8. Sự ôxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt. Nó sử dụng để làm nguyên liệu rắn cho tên lửa, nhiệt nhôm và các thành phần của pháo hoa.
9. Phản ứng nhiệt nhôm dùng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao (như Cr, W…)

Từ bài viết có thể thấy nhôm nguyên chất hay hợp kim nhôm đều có nhiều ứng dụng quan trọng. Những hợp kim với các nguyên tố khác khiến nhôm ngày càng được sử dụng rộng rãi. Nhu cầu dùng nhôm làm nguyên liệu ngày càng cao, mà lượng quặng tự nhiên lại là nguồn hữu hạn. Do đó, tái chế nhôm là hoạt động hiện đang được nhà nước khuyến khích kinh doanh. Tham khảo bài viết: lợi ích của việc tái chế nhôm.