Xu h??ng ? t? nh? ?i kèm v?i h?p kim nh?m

Hình 1. Nh?ng thay ??i v? l??ng nh?m trung bình ???c s? d?ng trong ? t? chau ?u

Ngày nay, thu?t ng? "nh?" ?? phát tri?n t? thu?t ng? c?a ngành c?ng nghi?p ? t? thành t? v?ng t?n s? cao trong tin t?c truy?n th?ng. Trong “Made in China 2025”, tr?ng l??ng nh? c?ng ???c coi là h??ng ?i quan tr?ng cho s? phát tri?n c?a ngành c?ng nghi?p ? t?. Nói m?t cách ??n gi?n, ?? nh? là gi?m tr?ng l??ng c?a xe nhi?u nh?t có th? mà v?n ??m b?o s?c b?n và ?? an toàn c?a xe, t? ?ó nang cao s?c m?nh c?a xe, gi?m tiêu hao nhiên li?u và gi?m ? nhi?m khí th?i. Trong nh?ng n?m g?n ?ay, khi các yêu c?u v? b?o v? m?i tr??ng và ti?t ki?m n?ng l??ng ngày càng kh?t khe h?n, tr?ng l??ng nh? ? t? ?? tr? thành m?t xu h??ng kh?ng th? ng?n c?n trong s? phát tri?n ? t? c?a th? gi?i. Theo Hi?p h?i Nh?m Chau ?u, c? 100kg ch?t l??ng ? t? có th? ti?t ki?m 0,6L nhiên li?u trên 100 km và gi?m CO2800-900g. Nh?m có t? tr?ng ch? b?ng 1/3 thép và có ?? d?o và thu h?i t?t. Nó là m?t v?t li?u nh? ly t??ng cho ? t?. Trong cu?c kh?ng ho?ng d?u m? ??u tiên c?a nh?ng n?m 1970, tr??c tình hình giá d?u t?ng cao, các nhà s?n xu?t ? t? trên th? gi?i ?? c? g?ng s? d?ng h?p kim nh?m ?? làm thép t?n nhi?t, ??u xi lanh và c?n. Ti?t ki?m nhiên li?u. K? t? ?ó, t? tr?ng h?p kim nh?m trong ? t? ngày càng t?ng. Theo d? li?u nghiên c?u ???c c?ng b? b?i c?ng ty t? v?n n?i ti?ng Ducker Worldwide, m?c tiêu th? nh?m trung bình trên ? t? chau ?u ?? t?ng g?p ba l?n k? t? n?m 1990, t? 50kg lên 151kg hi?n t?i và s? t?ng lên 196kg vào n?m 2025.

Hình 2. T? l? phan ph?i nh?m ? t? Chau ?u (140kg) (s? li?u n?m 2012)

Hi?n nay, xu h??ng s? d?ng các ph??ng ti?n nh? ngày càng tr? nên gay g?t h?n, và h?p kim nh?m ???c s? d?ng r?ng r?i trong các trung tam, ??ng c?, b? t?n nhi?t và ?ng d?n d?u. Ch?t l??ng than xe chi?m kho?ng 40% t?ng kh?i l??ng c?a xe. ??i v?i vi?c gi?m tr?ng l??ng c?a toàn b? ? t? thì tr?ng l??ng c?a thùng xe ?óng m?t vai trò quan tr?ng. Theo H?i ngh? than xe chau ?u 2016 (EuroCarBody 2016), t? l? ?ng d?ng c?a h?p kim nh?m ?? ??t h?n m?t n?a ch?t l??ng c?a m?t s? m?u body-in-tr?ng cao c?p (t?c là than xe ???c hàn nh?ng kh?ng s?n ). Ví d?, t? l? ?ng d?ng h?p kim nh?m DB11 c?a Aston Martin cao t?i 86.1%, Honda NSX th? h? th? hai (Acura NSX) là 79.0% và Land Rover Discovery th? h? th? 5 là 62.9%. Tuy nhiên, ?ng d?ng c?a h?p kim nh?m trên than c?a các m? hình th?ng th??ng v?n còn t??ng ??i ít. Theo d? li?u t? c?ng ty t? v?n n?i ti?ng Ducker Worldwide, m?c tham nh?p c?a các t?m h?p kim nh?m trong thùng xe ch? là 4% vào n?m 2015. Ngày nay, than xe hoàn toàn b?ng nh?m v?n là m?t c?ng ngh? ? ??nh c?a kim t? tháp, và nó ch? ???c s? d?ng trên m?t s? dòng máy cao c?p. C? th? nh? là m?t ch? ?? nghiên c?u quan tr?ng trong s? phát tri?n c?a các nhà s?n xu?t nh?.

Hình 3. Phan ph?i ?ng d?ng h?p kim nh?m Aston Martin DB11

Hi?n nay, h?p kim nh?m cho ? t? v? c? b?n có th? ???c chia thành h?p kim nh?m ?úc và h?p kim nh?m bi?n d?ng, trong ?ó h?p kim nh?m ?úc ch? y?u ???c s? d?ng, chi?m kho?ng 66%. H?p kim nh?m b? bi?n d?ng có th? ???c chia thành t?m cu?n (18%), t?m ép ?ùn (11%) và m?t l??ng nh? các b? ph?n rèn (5%). ?i?u ?áng chú y là m?c dù h?p kim nh?m ?úc n?m 2016 v?n là d?ng chính c?a h?p kim nh?m ? t? nh?ng th? ph?n c?a nó ?? gi?m 8 ?i?m ph?n tr?m so v?i n?m 2012. Ng??c l?i, do s? phát tri?n c?a than xe nh? nên th? ph?n c?a cán t?m t?ng ?áng k? t? 13% trong n?m 2012 lên 18% vào n?m 2016. ??ng th?i, t? tr?ng c?a c?u hình ?ùn và rèn kh?ng thay ??i nhi?u.

Hình 4. So sánh h?p kim nh?m ? t? c?a Chau ?u n?m 2016 và 2012

H?p kim nh?m ?úc là lo?i h?p kim nh?m ???c s? d?ng r?ng r?i nh?t trong h?u h?t các lo?i ? t?, và ???c s? d?ng r?ng r?i trong các b? ph?n k?t c?u nh? bánh xe, b? ph?n ??ng c?, khung g?m, giá ?? gi?m xóc và khung kh?ng gian. Trong ngành c?ng nghi?p ? t?, bánh xe h?p kim nh?m ?úc là b? ph?n phát tri?n nhanh nh?t v?i t? l? nh?m hóa(chǎn) cao h?n. Hi?n nay, h?u h?t các bánh xe h?p kim nh?m ???c s?n xu?t b?ng cách ?úc áp su?t th?p s? d?ng h?p kim A356, và m?t s? bánh xe cao c?p ???c s?n xu?t b?ng cách ?úc ?ùn, rèn khu?n ho?c kéo s?i. C? kh?i xi lanh và ??u xi lanh c?a ??ng c? ??u yêu c?u ph?i d?n nhi?t t?t và ch?ng ?n mòn, ?ay là ?u ?i?m c?a h?p kim nh?m. Hi?n nay, m?t s? l??ng l?n xe ? t? trong và ngoài n??c s? d?ng kh?i xi lanh và ??u xi lanh b?ng nh?m, nh?ng gang v?n ???c s? d?ng ? m?t s? n?i c?n ?? b?n cao và kh? n?ng ch?ng ch?u cao. Trong nh?ng n?m g?n ?ay, s? phát tri?n c?a h?p kim Al-Si-Cu-Mg-Fe m?i và s? phát tri?n c?a c?ng ngh? ?úc t??ng ?ng ?? cho phép các v?t ?úc h?p kim nh?m ??t ???c hi?u su?t cao h?n, thúc ??y h?n n?a vi?c ?ng d?ng h?p kim nh?m trong các thành ph?n ??ng c?, bao g?m c? ??ng c? diesel. Ph??ng pháp ?úc cho ??u xi lanh c?ng r?t ?a d?ng, ch?ng h?n nh? ?úc tr?ng l?c và ?úc áp su?t th?p. Ngoài ra, h?p kim nh?m ?úc ?? ???c s? d?ng r?ng r?i trong các b? ph?n k?t c?u nh? giá ?? gi?m xóc, b? ?c quy xe ?i?n và t? k?t c?u. Vì các thành ph?n này h?u h?t là các thành viên có thành m?ng v?i hình d?ng ph?c t?p, chúng th??ng ???c s?n xu?t b?ng ph??ng pháp ?úc áp su?t cao s? d?ng h?p kim Al-Si.

So v?i h?p kim nh?m ?úc, t? l? ?ng d?ng trung bình c?a h?p kim nh?m bi?n d?ng trong ? t? v?n còn nh?. Theo m?t cu?c kh?o sát c?a Ducker Worldwide, h?p kim nh?m bi?n d?ng ch? chi?m 34% trong h?p kim nh?m ? t? vào n?m 2016 (18% ??i v?i t?m cu?n, 11% ??i v?i thanh ép ?ùn và 5% ??i v?i rèn). Tuy nhiên, ? m?t s? m?u máy cao c?p s? d?ng than máy hoàn toàn b?ng nh?m, t? l? nh?m b? bi?n d?ng cao h?n nhi?u so v?i nh?m ?úc. Hi?n nay, ngành c?ng nghi?p này ?? ??u t? r?t nhi?u vào nghiên c?u phát tri?n và ?ng d?ng c?ng ngh? h?p kim nh?m bi?n d?ng trong ?ó có c?ng ngh? nh?m toàn than, và t? tr?ng c?a nó ?? t?ng lên nhanh chóng. Ducker Worldwide d? ?oán r?ng do s? phát tri?n nhanh chóng c?a c?ng ngh? than xe b?ng h?p kim nh?m, vi?c ?ng d?ng h?p kim nh?m bi?n d?ng (??c bi?t là các t?m cu?n) trong ? t? s? m? ra t?c ?? phát tri?n nhanh chóng (nh? trong Hình 1).

H?p kim nh?m bi?n d?ng ? t? ch? y?u bao g?m lo?t 5xxx (lo?i Al-Mg), lo?i 6xxx (lo?i Al-Mg-Si), và m?t l??ng nh? lo?t 2xxx (lo?i Al-Cg) và lo?i 7xxx (Al-Zn- Lo?i Mg). Trong s? ?ó, h?p kim dòng 5xxx kh?ng th? ???c x? ly nhi?t và t?ng c??ng, và ??c tính ?úc là tuy?t v?i. Tuy nhiên, sau khi t?o hình, ?i?m ch?y kéo dài và b? m?t b? nh?n, ?nh h??ng ??n ch?t l??ng b? ngoài c?a s?n ph?m, do ?ó ch? y?u ???c s? d?ng cho hình d?ng ph?c t?p nh? b?ng trong. H?p kim dòng 6xxx có th? ???c nhi?t luy?n và t?ng c??ng b?i dung d?ch r?n c?a Mg và Si và s? k?t t?a già c?i c?a pha Mg2Si. ?? b?n sau khi ph? và s?y kh? ???c c?i thi?n và kh? n?ng ch?ng v?t l?m cao, phù h?p v?i các yêu c?u c?a b?ng ?i?u khi?n bên ngoài và khung than. S?c m?nh, ?? c?ng. Ngo?i tr? t?m cu?n, thanh ép ?ùn c?ng là h?p kim nh?m bi?n d?ng ? t? quan tr?ng, th??ng thích h?p cho các b? ph?n k?t c?u có ti?t di?n b?ng nhau, ch?ng h?n nh? c?n, h?p h?p th? n?ng l??ng, ph?n tr??c c?a d?m d?c phía tr??c, ng??ng c?a, ph?n sau c?a d?m d?c phía sau. ?? b?n trung bình 6xxx là v?t li?u chính cho các c?u hình ?ùn do t?c ?? ?ùn cao và ch?t l??ng b? m?t, c?ng nh? các ??c tính c?ng tu?i trong quá trình ?ùn. H?p kim nh?m 7xxx có ?? b?n cao c?ng ???c s? d?ng ?? s?n xu?t các c?u hình ?ùn khi yêu c?u ?? b?n cao. ??ng th?i, ?? nang cao c??ng ?? va ??p, các m?t c?t c?a biên d?ng ch? y?u là “mi?ng”, “ngày” và “l(fā)??i”.

Hình 5. H?p h?p th? n?ng l??ng ki?u “Day” cho các c?u hình ?ùn (tr??c va ch?m ? bên trái và sau va ch?m ? bên ph?i)

H?p kim nh?m ?óng m?t vai trò quan tr?ng trong làn sóng xe h?i nh?, nh?ng chúng c?ng ph?i ??i m?t v?i nh?ng thách th?c quan tr?ng. Th?c t?, tr?ng l??ng nh? kh?ng ch? là gi?m tr?ng l??ng mà còn là can b?ng gi?a hi?u su?t, ?? an toàn, chi phí và tr?ng l??ng c?a xe. Hi?n t?i, s?c ?? kháng c?t l?i c?a h?p kim nh?m ? t? v?n còn cao, ?i?u này khi?n vi?c ?ng d?ng toàn b? than xe b?ng nh?m ch? gi?i h?n ? các m?u xe cao c?p và t?m th?i kh?ng th? m? r?ng ra m?t s? l??ng l?n các m?u xe kinh t?. Gi?i h?n hi?u su?t c?a h?p kim nh?m c?ng là m?t y?u t? quan tr?ng h?n ch? s? phát tri?n c?a nó. Trên m?t s? b? ph?n, nó v?n kh?ng th? thay th? thép. ??ng th?i, c?ng ngh? n?i h?p kim nh?m, ??c bi?t là c?ng ngh? ghép ?a v?t li?u gang-nh?m, thép-nh?m, magie-nh?m, ... c?ng là m?t y?u t? chính d?n ??n vi?c ?ng d?ng h?p kim nh?m trong ? t?. Chi?c A8 D5 m?i c?a Audi ?? “l(fā)o?i b?” ph?n than hoàn toàn b?ng nh?m ?? s? d?ng h?n 20 n?m và s? d?ng lo?i thép c??ng ?? cao v?i tr?ng l??ng ?áng k?. B? ?nh h??ng b?i ?i?u này, m? hình D5 ?? t?ng thêm 51KG so v?i m? hình tr??c ?ó, nh?ng ?? c?ng xo?n c?a c? th? ?? t?ng lên 24%, ?? an toàn ?? ???c t?ng c??ng ?áng k? và chi phí ?? gi?m ?áng k?.

Theo Ch??ng trình khung th? sáu, EU ?? t? ch?c 38 ??n v? ? chín qu?c gia và khu v?c trong n?m 2004-2009 ?? th?c hi?n d? án chung nghiên c?u và phát tri?n than xe siêu nh? (SuperLight-Car). Kinh nghi?m c?a d? án này cho th?y r?ng vi?c phát tri?n h?n n?a h?p kim nh?m ? t? c?n t?p trung vào vi?c phát tri?n các h?p kim hi?u su?t cao m?i và c?ng ngh? s?n xu?t m?i. C?ng vi?c R&D c?ng c?n tích h?p các ngu?n l?c. Các nhà s?n xu?t ? t? s? ?i ??u trong vi?c h?p tác v?i các nhà cung c?p nguyên li?u, ph? tùng và các t? ch?c nghiên c?u khoa h?c liên quan ?? cùng khám phá các c?ng ngh? nh? tiên ti?n và thúc ??y thành l?p chu?i c?ng nghi?p nh?.

Các tài li?u tham kh?o chính:

1.Hirsch, J. (2014). S? phát tri?n g?n ?ay trong nh?m cho các ?ng d?ng ? t?. Giao d?ch c?a Hi?p h?i kim lo?i màu Trung Qu?c, 24 (7), 1995-2002.

2.Hirsch, J. (2011). Nh?m trong thi?t k? xe h?i tr?ng l??ng nh? sáng t?o. Giao d?ch V?t li?u, 52 (5), 818-824.

3. Lahaye, C., Hirsch, J., Bassan, D., Criqui, B., Sahr, C., Goede, M., & Volkswagen, AG (2008). S? ?óng góp c?a nh?m vào thi?t k? ánh sáng ?a v?t li?u - Tr?ng l??ng BIW c?a siêu xe h?i [C]. Trong HIRSCH J, SKROTZKI B, GOTTSTEIN G. K? y?u H?i ngh? qu?c t? l?n th? 11 v? h?p kim nh?m. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (trang 2363-2373).

4.N?i dung nh?m trong ? t?. Ducker Worldwide, https://www.ducker.com/

5.Aluminium trong ? t?, m? ra ti?m n?ng tr?ng l??ng nh?. Hi?p h?i nh?m Chau ?u, https://www.european-aluminium.eu/

6.Goede, M., Stehlin, M., Rafflenbeul, L., Kopp, G., & Beeh, E. (2009). K?t c?u xe siêu nh? - siêu nh? nh? thi?t k? ?a v?t li?u và tích h?p ch?c n?ng, T?p chí Nghiên c?u Giao th?ng Chau ?u, 1: 5-10.

Th?ng tin v? H?i ngh? C? quan Chau ?u (EuroCarBody) tháng 7.2016.