Là kim loại được sử dụng rất phổ biến, sau thép.
Kí hiệu là Al, nhẹ, dẻo, có màu trắng bạc, tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao, có tính chống ăn mòn cao trong không khí, nhiệt độ nóng chảy thấp 660ºC, nhiệt độ sôi khá cao 2493 ºC.
Khối lượng riêng 2.7g/cm3, nhôm có một kiểu mạng duy nhất là lập phương diện tâm (FCC) với a = 4.04ºA.
Tính chất cơ bản của nhôm
Độ bền trung bình, độ dẻo cao: nhôm nguyên chất có độ bền thấp, thường chỉ sử dụng để làm dây điện hay dụng cụ gia đình.
Nếu hợp kim hóa thì độ bền sẽ được nâng cao đáng kể.
Dễ nấu chảy và đúc: có nhiệt độ nóng chảy thấp mà nhiệt độ sôi nên dễ nấu luyện, đúc.
Nhôm sạch
Nhôm sạch thường được chia làm 3 loại tùy theo mức độ sạch tạp chất của nhôm:
Nhôm siêu sạch: có hàm lượng tạp chất dưới 0.001%. Dùng trong nghiên cứu khoa học, kĩ thuật hạt nhân.
Nhôm có độ sạch cao: hàm lượng tạp chất từ 0.005-0.05%. Dùng để sản xuất tụ điện, giấy kim loại, thiết bị hóa chất.
Nhôm nguyên chất kĩ thuật: hàm lượng tạp từ 0.15-1.00%, thường dùng làm dây cáp điện, dụng cụ gia đình…
Hợp kim nhôm
Tùy theo công nghệ chế tạo, hợp kim nhôm được chia thành các dạng:
Biến dạng: thường phải qua gia công biến dạng, có độ dẻo cao. Được chia làm hai nhóm:
Hóa bền được bằng nhiệt luyện
Không hóa bền được bằng nhiệt luyện
Đúc: có độ chảy loãng cao, thường là hợp kim cùng tinh.
Hợp kim nhôm biến dạng
1. Nhóm không hóa bền được bằng nhiệt luyện:
Độ bền không cao, nhưng sau biến dạng dẻo, độ bền có thể tăng gần 2 lần. Hai hệ hợp kim được sử dụng rộng rãi là Al-Mg và Al-Mn:
Hệ Al-Mg với lượng Mg từ 3-8% rất nhẹ (ρAl = 2.7 g/cm3, ρMg = 1.24 g/cm3), độ bền mỏi σ-1 cao, tính đàn hồi tốt, chống ăn mòn trong khí quyển tốt nên được sử dụng nhiều trong công nghiệp ôtô và xây dựng.
Hệ với kim Al-Mn với lượng Mn từ 1-1.6% có tính chất gần giống nhôm sạch. Chúng có cơ tính, tính chịu hàn, chịu ăn mòn, độ dai va đập tốt hơn nhôm nguyên chất.
2. Nhóm hóa bền được bằng nhiệt luyện
Sau khi được hóa bền bằng biến dạng dẻo và nhiệt luyện,
Có độ bền khá cao, tương đương độ bền của nhóm thép cacbon xây dựng.
Ba hệ hợp kim chính là Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Zn, được biết đến rộng rãi dưới tên gọi Đuara.
Hợp kim Đuara vừa bền vừa nhẹ nên có độ bền riêng rất cao (độ bền riêng = (độ bền)/(khối lượng riêng)- đơn vị là mét), gấp từ 2-3 lần độ bền riêng của thép.
Hợp kim nhôm đúc
Hợp kim nhôm đúc thông dụng nhất là hợp kim Al-Si có thành phần ở khoảng cùng tinh, gọi là Silumin.
Silumin có đầy đủ yêu cầu của một hợp kim đúc: độ chảy loãng, khả năng điền đầy khuôn, hệ số co…
Silumin đơn giản
Gồm Al + Si. Theo giản đồ Al-Si, thành phần cùng tinh vào khoảng 12,7%.
Trong công nghiệp, người ta dùng hợp kim silumin với lượng Si từ 5-20%, phổ biến nhất là hợp kim nhôm cùng tinh và trước cùng tinh.
Silumin phức tạp
Ngoài 4-10% Si, silumin phức tạp còn chứa các nguyên tố Cu, Mg, Mn, Ti…để tăng hiệu quả hóa già.
Silumin phức tạp dùng để đúc các chi tiết đòi hỏi yêu cầu cơ tính cao hơn, kích thước lớn hơn silumin đơn giản, ví dụ như đầu xilanh, vỏ máy nén…
