Công nghệ đúc nhôm đã đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ trong nhiều thập kỷ, với việc áp dụng rộng rãi bắt đầu từ giữa những năm 1970. Trong số các hợp kim khác nhau, hệ hợp kim nhôm-silicon (Al-Si) đã trở nên đặc biệt nổi bật do đặc tính đúc vượt trội, thường được tăng cường bằng các nguyên tố đồng và/hoặc magiê để cải thiện độ bền.
Trong các ứng dụng đúc trọng lực, hợp kim A319 và A356 chiếm ưu thế trong sử dụng công nghiệp. Đối với đúc áp lực cao (HPDC), hợp kim A380 và A383 được sử dụng rộng rãi. Trong khi A380 chủ yếu phục vụ các ứng dụng không kết cấu như vỏ và nắp, A383 cung cấp độ bền cao hơn cho các bộ phận kết cấu có yêu cầu hiệu suất khắt khe.
Xu hướng giảm trọng lượng xe đã thúc đẩy sự phát triển của các hợp kim tiên tiến như AURAL-2, Silafont-36 và Magsimal-59. Các vật liệu này đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt đối với các bộ phận kết cấu thân xe đòi hỏi độ bền và độ dẻo cao. Tuy nhiên, giới hạn hàm lượng sắt nghiêm ngặt của chúng (<0.2%) hạn chế việc sử dụng hợp kim thứ cấp, dẫn đến chi phí cao hơn so với các hợp kim A319 và A380 thông thường.
Hệ hợp kim đúc phổ biến nhất mang lại khả năng đúc và chống ăn mòn tuyệt vời. Việc điều chỉnh hàm lượng silicon cho phép kiểm soát độ bền, độ dẻo và độ chảy.
Các hợp kim này cung cấp độ bền cao và khả năng gia công tốt nhưng có khả năng chống ăn mòn tương đối kém. Nhiệt luyện thường tăng cường các đặc tính cơ học.
Nổi bật với khả năng chống ăn mòn đặc biệt, đặc biệt là trong môi trường biển. Đặc tính đúc khó khăn hơn của chúng đòi hỏi quy trình xử lý chính xác.
Mặc dù mang lại độ bền và độ cứng cao, các hợp kim này thể hiện khả năng đúc và chống ăn mòn kém hơn, thường yêu cầu các phương pháp xử lý đặc biệt.
Các hợp kim nhôm đúc trải qua nhiều quy trình nhiệt luyện khác nhau bao gồm đồng nhất hóa, nhiệt luyện dung dịch, tôi và ram. Một số bộ phận sử dụng phương pháp "đúc-cắt-vận chuyển" (CTS) mà không cần nhiệt luyện, đặc biệt trong các ứng dụng đúc áp lực.
Hợp kim nhôm đứng thứ hai về mức độ sử dụng kim loại kết cấu sau thép, được đánh giá cao về mật độ thấp, tỷ lệ sức bền trên trọng lượng cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Các đặc tính này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải và điện tử công suất.
Quét laser chọn lọc (SLM) đã nổi lên như một công nghệ sản xuất bồi đắp đầy hứa hẹn cho các bộ phận nhôm. Quy trình này cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp với cấu trúc vi mô mịn và các đặc tính cơ học được cải thiện. Tuy nhiên, việc xử lý sau đó vẫn cần thiết để đạt được chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước theo tiêu chuẩn công nghiệp.
Các nhà sản xuất lựa chọn trong số bốn phương pháp đúc chính:
Ngành công nghiệp đúc nhôm đã chứng kiến những tiến bộ đáng kể trong các phương pháp xử lý bao gồm các phương pháp xử lý đông đặc khác nhau và các thành phần hợp kim mới. Khoảng 20% sản lượng nhôm toàn cầu phục vụ các ứng dụng đúc, với nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp của nhôm nhưng co ngót đáng kể trong quá trình đông đặc (3,5% - 8,5%) đòi hỏi thiết kế khuôn cẩn thận.
Là hệ hợp kim nhôm đúc quan trọng nhất, hợp kim Al-Si có biểu đồ pha eutecti đơn giản. Việc tinh chỉnh cấu trúc vi mô thông qua làm nguội nhanh hoặc biến đổi (thêm hợp chất natri) cải thiện đáng kể các đặc tính cơ học. Hợp kim hóa với đồng, magiê hoặc niken tăng cường độ bền và hiệu suất ở nhiệt độ cao cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe như các bộ phận động cơ.
