Khi nghĩ về một vật liệu kim loại tốt nhất cho một dự án, chúng ta thường nghĩ về tính chất vật lý và độ bền của vật liệu. Có ý kiến cho rằng: Vật liệu càng cúng thì càng tốt?. Mặc dù độ cứng là yếu tố thiết kế được cân nhắc hàng đầu, nhưng nhiều đặc tính vật lý khác cũng rất quan trọng. Một trong số đó được gọi là độ dẻo
Bài viết này sẽ tìm hiểu độ dẻo là gì và nó có thể có lợi như thế nào đối với các ứng dụng nhôm nhất định.
Độ dẻo là gì?
Độ dẻo đo lường mức độ một vật liệu có thể được kéo ra khỏi hai đầu mà không bị đứt.
Một máy kiểm tra độ bền kéo
Có thể kiểm tra độ bền bằng cách kéo hoặc uốn một mẫu vật liệu bằng cách sử dụng thiết bị. Sau khi vật liệu được kiểm tra đến mức hỏng [đứt], thì định lượng độ dẻo của nó bằng phần trăm độ giãn dài hoặc phần trăm giảm diện tích .
Các vật liệu có độ dẻo cao sẽ bị biến dạng dẻo đáng kể trước khi bị đứt gãy, điều này cho phép chúng trở nên rất mỏng và bị kéo. Các vật liệu giòn, chẳng hạn như một mảnh thủy tinh chịu cùng ứng suất kéo, sẽ bị gãy trước khi biến dạng vĩnh viễn.
Ba vật liệu bạn thấy ở trên đã chịu một lực kéo [kéo rời].
- Vật liệu [a] giòn và vỡ mà không có bất kỳ biến dạng dẻo nào
- Vật liệu [b] trải qua một số biến dạng dẻo
- Vật liệu [c] có độ dẻo cao và bị biến dạng đáng kể trước khi đứt gãy.
Bạn có thể thấy rằng vật liệu [a] là giòn nhất và vật liệu [c] là dễ uốn nhất.
Độ dẻo trong nhôm và các kim loại khác
Kỹ sư sử dụng máy đo kỹ thuật số để đo độ giãn dài của vật liệu
Nói chung, tất cả các kim loại đều có tính dẻo khi bạn tác dụng nhiệt lên chúng. Tuy nhiên, ở nhiệt độ phòng, các kim loại khác nhau có mức độ dẻo khác nhau.
Vàng, bạch kim và bạc rất dễ uốn, và bạn có thể kéo chúng thành dây mỏng. Mặt khác, silic, bo và germani là một số kim loại giòn nhất. Các hợp kim không tinh khiết hoặc cứng như cacbua vonfram và gang cũng khá giòn.
Nhôm nguyên chất có độ dẻo cao, nhưng việc thêm các nguyên tố khác để tạo ra hợp kim nhôm sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến nó. Tuy nhiên, hầu hết các hợp kim nhôm vẫn giữ được độ dẻo vừa phải.
Ví dụ về độ dẻo của nhôm
Phần này cung cấp sự so sánh giữa độ dẻo của một số hợp kim nhôm khác nhau được sử dụng để đùn thành nhôm định hình…, cũng như một số kim loại sản xuất phổ biến khác. Bạn có thể sử dụng các điểm chuẩn này để đánh giá độ dẻo hoặc giòn của một số hợp kim nhôm nhất định.
Thật thú vị khi lưu ý rằng cùng một hợp kim nhôm sẽ có độ dẻo khác nhau đáng kể tùy thuộc vào quá trình xử lý nhiệt của nó.
Ưu điểm của độ dẻo của nhôm
Độ dẻo của nhôm mang lại cho nó một lợi thế thiết yếu trong các ứng dụng kết cấu.
Khả năng định hình được cải thiện là một lợi thế quan trọng khác của độ dẻo của nhôm.
Ví dụ, dập và ép đùn là quá trình tạo hình kết hợp tốt với các kim loại có độ dẻo cao như nhôm. Điều này làm tăng sự đa dạng và phức tạp của các hình dạng mà nó có thể tạo thành và làm cho việc sản xuất các sản phẩm nhôm tiết kiệm chi phí hơn.
Phần kết luận
Độ dẻo của kim loại có thể không phải lúc nào cũng được coi là ưu tiên hàng đầu khi chọn vật liệu tốt nhất cho một dự án. Tuy nhiên, đó là một đặc tính vật lý thuận lợi có trong nhiều ứng dụng.
Nhôm và các hợp kim của nó thể hiện nhiều độ dẻo, từ trung bình đến rất tốt. Chúng rất phù hợp để đáp ứng các ứng dụng kết cấu nhẹ. Ví dụ, khả năng duy trì độ bền và uốn dẻo mà không bị gãy là đặc biệt cần thiết cho các ứng dụng như cấu trúc của cánh máy bay và khung xe đạp.
Độ dẻo của nhôm cũng rất quan trọng đối với các ứng dụng kết cấu cụ thể như đồ nội thất gia đình và thang, chúng dễ hình thành hơn và nhẹ hơn thép.
Độ dẻo là một đặc tính vật liệu khi chịu tác động của các lực làm biến dạng vật thể chất rắn mà không làm phá hủy khối chất rắn đó, đối nghịch với độ dẻo là độ giòn.
Chúng ta có thể kiểm tra độ bền kéo của một mẫu vật liệu bằng cách sử dụng thiết bị như hình trên. Sau khi vật liệu được kiểm tra đến mức hỏng [đứt gãy], độ dẻo của nó sẽ được định lượng bằng tỷ lệ độ giãn dài hoặc tỷ lệ diện tích giảm.
Các vật liệu có độ dẻo cao chịu ứng suất kéo sẽ bị biến dạng dẻo đáng kể trước khi bị đứt gãy, điều này khiến chúng trở nên rất mỏng và bị kéo dài ra. Các vật liệu giòn, chẳng hạn như một mảnh thủy tinh chịu cùng ứng suất kéo đó sẽ bị gãy trước khi biến dạng vĩnh viễn.
Ba vật liệu bạn thấy ở hình trên đã chịu một lực kéo [kéo rời].
• Vật liệu [a] giòn và đứt gãy mà không có bất kỳ biến dạng dẻo nào
• Vật liệu [b] trải qua một số biến dạng dẻo
• Vật liệu [c] có độ dẻo cao và bị biến dạng đáng kể trước khi đứt gãy.
Bạn có thể thấy rằng vật liệu [a] là giòn nhất và vật liệu [c] là dễ uốn nhất.
Độ dẻo trong nhôm và các kim loại khác
Kỹ thuật viên sử dụng máy đo kỹ thuật số để đo độ giãn dài của vật liệu
Nhìn chung, tất cả các kim loại đều có thể trở nên dẻo hơn khi được xử lý nhiệt. Tuy nhiên, ở nhiệt độ phòng, các kim loại khác nhau có mức độ dẻo khác nhau. Vàng, bạch kim và bạc rất dễ uốn, và bạn có thể kéo chúng thành các sợi dây mỏng. Mặt khác, silicon, boron và germani là một số kim loại giòn nhất. Các hợp kim pha tạp hoặc cứng như wolfram carbide hay gang cũng khá giòn.
Nhôm nguyên chất có độ dẻo rất cao, việc pha tạp các nguyên tố khác để tạo ra hợp kim nhôm sẽ làm giảm độ dẻo của nó. Tuy nhiên, hầu hết các hợp kim nhôm vẫn giữ được độ dẻo vừa phải.
Ví dụ về độ dẻo của nhôm
Phần này cung cấp sự so sánh giữa độ dẻo của một số hợp kim nhôm khác nhau được sử dụng để đùn, cũng như một số kim loại sản xuất phổ biến khác. Bạn có thể sử dụng các điểm chuẩn này để đánh giá độ dẻo hoặc giòn của một số hợp kim nhôm nhất định.
Điều thú vị là cùng một hợp kim nhôm sẽ có độ dẻo khác nhau tùy thuộc vào quá trình xử lý nhiệt. Điều này xảy ra do liên quan đến điều kiện ủ, các phương pháp xử lý nhiệt khác nhau thường làm tăng độ cứng của nhôm, làm giảm độ dẻo.
Ưu điểm độ dẻo của nhôm
Độ dẻo mang lại một lợi thế cực lớn cho nhôm trong các ứng dụng mang tính kết cấu. Khi các thanh dầm kết cấu hoặc cáp treo phải chịu ứng suất trên mức độ bền uốn của chúng, chúng sẽ hấp thụ một phần năng lượng mà không bị đứt gãy. Cách này sẽ giúp xác định và sửa chữa các bộ phận bị căng quá mức trước khi xảy ra hỏng hóc nghiêm trọng và gây tổn thất.
Nâng cao khả năng định hình là một lợi thế quan trọng khác của độ dẻo nhôm. Bạn có thể kéo nhôm thành dạng sợi mảnh và tạo thành các hình dạng khác ở nhiệt độ thấp hơn kim loại giòn.
Ví dụ, dập và đùn ép là quá trình tạo hình phù hợp với các kim loại có độ dẻo cao như nhôm. Điều này làm tăng sự đa dạng và phức tạp của các hình dạng mà nó có thể tạo thành và giúp cho việc sản xuất các sản phẩm nhôm tiết kiệm chi phí hơn.
Kết luận
Độ dẻo của kim loại có thể không phải lúc nào cũng được coi là yếu tố ưu tiên hàng đầu khi lựa chọn vật liệu cho một dự án. Tuy nhiên, đây lại là một đặc tính vật lý hữu ích cần có trong nhiều ứng dụng.
Nhôm và các hợp kim của có nhiều độ dẻo khác nhau, từ trung bình đến rất tốt. Chúng rất phù hợp để đáp ứng các ứng dụng kết cấu nhẹ. Ví dụ, khả năng duy trì độ cứng và uốn dẻo mà không bị đứt gãy là đặc biệt cần thiết cho các ứng dụng như cấu tạo cánh máy bay hay khung xe đạp.
Độ dẻo của nhôm cũng rất quan trọng đối với các ứng dụng kết cấu như đồ nội thất gia đình và thang do chúng dễ tạo hình hơn và nhẹ hơn thép.
*Nguồn bài viết: //www.gabrian.com/what-is-ductility-in-metals-aluminum/
** Nguồn ảnh: Sưu tầm