Nhôm là một kim loại được sử dụng rộng rãi, đứng thứ hai sau thép. Quá trình chiết xuất nhôm từ quặng bauxite đòi hỏi nhiều năng lượng, làm cho nhôm có giá cao hơn thép. Nhôm nguyên chất có tính mềm. Trong quá trình sản xuất, nhôm được hợp kim hóa để cải thiện tính chất cơ học và khả năng định hình của nó. Nhôm có độ bền cao được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật trong ngành công nghiệp đồ nội thất, ô tô và hàng không vũ trụ.

Nhôm còn có đặc tính bề mặt tốt. Nó có bề mặt mịn và không độc hại, không cho khí, nước hoặc ánh sáng đi qua, ngay cả khi được sử dụng làm lớp bảo vệ mỏng. Điều này làm cho nhôm rất phù hợp trong ngành bao bì để bảo vệ sản phẩm bên trong, đặc biệt là trong ngành thực phẩm, đồ uống và dược phẩm. Nhôm cũng là chất dẫn nhiệt hiệu quả, đặc biệt khi có mật độ thấp. Tuy điều này có lợi cho bao bì thực phẩm, đồ uống và dụng cụ nấu nướng, nhưng khi tiếp xúc với nhôm, người ta có thể cảm thấy lạnh. Điều này có thể trấn an người dùng rằng họ đang sử dụng một vật liệu kim loại có giá trị.

Có hai loại chính: rèn và đúc. Mặc dù chúng có nhiều đặc điểm tương tự, nhưng hợp kim rèn thường được sử dụng dưới dạng tấm và ép đùn. Chai nhôm rèn mỏng hơn và nhẹ hơn khoảng 1/10 so với chai thủy tinh tương đương. Tuy nhiên, nhôm vẫn được coi là một sản phẩm cao cấp vì giá cao và khả năng sản xuất hạn chế. Quá trình ép đùn cho phép sản xuất chai nhôm với tốc độ nhanh chóng. Tính linh hoạt đáng kinh ngạc của hợp kim nhôm giúp tạo sự khác biệt bằng cách kết hợp hình thức kim loại sáng sủa với các hình dạng mới.

Sản xuất nhôm đòi hỏi sử dụng rất nhiều năng lượng. Điều này khiến cho việc sản xuất nhôm trở nên kinh tế chỉ khi có nguồn điện dồi dào và giá rẻ. Quá trình này bắt đầu từ việc nung nóng quặng bauxite để tạo ra nhôm oxit (hay còn gọi là alumina). Sau đó, thông qua quá trình điện phân – phát triển từ cuối thế kỷ 19 và gọi là kỹ thuật Hall-Héroult – nhôm nguyên chất được tách ra khỏi oxy (tích tụ trên anot để tạo thành khí carbon dioxide).

Tuy nhiên, tái chế nhôm lại là một phương pháp hiệu quả hơn nhiều so với việc sử dụng nguyên liệu mới. Quá trình này chỉ tốn khoảng 5% năng lượng so với việc sản xuất nhôm từ nguồn nguyên liệu mới, và được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn – nhiệt độ nóng chảy của nhôm là 660°C (1.220°F), đồng thời chỉ thải ra khoảng 5% khí carbon dioxide.

Nhôm tái chế thường được kết hợp với các thành phần khác nhau để tạo ra các hợp kim, làm cho tính chất của nhôm tái chế hỗn hợp không thể sánh kịp với nhôm nguyên chất. Để duy trì các đặc tính tối ưu, việc phân loại các loại nhôm khác nhau là cần thiết trước khi thực hiện tái chế.

Nhôm dùng trong xây dựng
Nhôm trong Đóng gói

Nhôm là lựa chọn hàng đầu cho bao bì thực phẩm, đồ uống và dược phẩm vì sự linh hoạt của nó. Hộp đựng đồ uống và bình xịt thường được tạo ra bằng phương pháp dập và đùn, trong khi các lá nhôm siêu mỏng được sử dụng cho các ống và vỉ thuốc. Sự kín khít của nhôm giữ cho sản phẩm luôn tươi và bảo vệ khỏi ánh sáng và oxy.
In ấn và màu sắc được thực hiện bằng kỹ thuật offset và kỹ thuật số, tạo ra các bao bì đẹp mắt và chất lượng. Một ưu điểm lớn khác của nhôm là khả năng tái chế cao, giúp giảm thiểu lượng chất thải và tiết kiệm tài nguyên.
Tuy nhiên, việc phân loại và tái chế nhôm cần sự chú ý, vì các loại nhôm khác nhau có thể không phù hợp với nhau trong quá trình tái chế do sự đa dạng trong thành phần hợp kim.

Hợp Kim Nhôm trong Đồ Dùng Bếp

Nhôm được sử dụng rộng rãi trong đồ dùng bếp, tương tự như gang, thép và hợp kim đồng. Lựa chọn phụ thuộc vào sở thích cá nhân và cách nấu ăn. Nhôm dẫn nhiệt hiệu quả hơn thép, nhưng không thích hợp cho bếp từ. Nó dễ đúc thành các hình dạng phức tạp và không dễ bị ăn mòn như sắt. Bề mặt nhôm có thể được phủ để tăng độ bền và chống trầy xước. Lớp phủ chống dính cũng được sử dụng để tránh dính thực phẩm và giúp làm sạch dễ dàng, nhưng cần cẩn thận để tránh làm trầy xước.

Hợp Kim Nhôm trong Ngành Dệt

Trong ngành dệt, vải thường được kết hợp với lớp nhôm mỏng để tạo ra trang phục thời trang hoặc quần áo chống cháy. Quần áo này có thể được sản xuất từ dây thép kéo hoặc từ các loại vải cứng và chống mài mòn.
Quá trình tạo vải tráng nhôm thường sử dụng phương pháp lắng đọng chân không hoặc cán mỏng. Lắng đọng chân không là quá trình làm nóng kim loại cho đến khi bay hơi và sau đó ngưng tụ lên vải. Cán mỏng kết hợp lá nhôm mỏng với màng nhựa ở áp suất cao. Cả hai phương pháp đều tạo ra một lớp phủ mỏng và linh hoạt, làm cho quần áo cảm thấy thoải mái khi mặc.
Lớp phủ kim loại hóa chân không thường sẽ bật lại khi bị bẻ cong, trong khi giấy nhôm cán mỏng thường sẽ bị biến dạng vĩnh viễn, điều này giúp phân biệt giữa hai loại này.

Hợp kim nhôm trong Sản Phẩm, Nội Thất và Chiếu Sáng

Nhôm được ưa chuộng vì vẻ ngoài sáng bóng màu xám kim loại và tính chất cơ học ấn tượng, nó xuất hiện trong các sản phẩm cao cấp, đồ nội thất và đèn chiếu sáng. Nhôm thích hợp cho cả cấu trúc chịu lực như bàn, ghế và đèn bàn, cũng như các vật dụng điêu khắc được thiết kế bởi các nhà thiết kế nổi tiếng. Độ bền của nó cho phép sử dụng ngoài trời và ở các nơi công cộng, cũng như làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các vật dụng di động. Trong những năm gần đây, việc sử dụng nhôm trong các sản phẩm tiêu dùng đã tăng mạnh, đặc biệt là trong các thiết bị điện tử như máy tính xách tay và điện thoại di động. Hợp kim 6 series là loại phổ biến nhất vì có sự cân bằng giữa độ bền và khả năng định hình. Mặc dù việc sản xuất các bộ phận hợp kim nhôm thường tốn nhiều thời gian và chi phí hơn so với nhựa, nhưng nó cứng và chắc hơn đáng kể. Nhiều quy trình tạo hình được sử dụng, bao gồm ép đùn và gia công CNC, để tạo ra các sản phẩm nhôm có hình dạng và kích thước mong muốn.

Nhôm Hợp Kim trong Ô Tô và Hàng Không

Vào giữa thế kỷ 20, nhôm hợp kim đã trở thành vật liệu quan trọng nhất trong ngành ô tô và hàng không hiện đại. Các loại hợp kim như loại 2 và 7, có độ bền cao, được sử dụng cho các ứng dụng như khung gầm, vỏ bọc, giá đỡ và ghế ngồi. Trong khi đó, các loại 3, 5 và 6 thường được áp dụng cho các bộ phận ít quan trọng hơn.
Mặc dù nhôm đã thống trị trong máy bay chở khách trong nhiều năm, gần đây, vật liệu composite đã thách thức vị thế này. Sự phát triển về vật liệu và sản xuất đã giảm chi phí của vật liệu composite, làm cho chúng trở nên tiết kiệm chi phí và ứng dụng. Các loại vật liệu này, đặc biệt là nhựa gia cường sợi carbon và polyetheretherketone (PEEK), có tính chất cơ học vượt trội và có thể được điều chỉnh theo nhu cầu.
Nhôm hợp kim cũng phù hợp với nhiều bộ phận của ô tô. Nhôm đúc thường được sử dụng cho bánh xe, khối động cơ và các bộ phận truyền động, trong khi nhôm rèn thích hợp cho khung gầm và thân xe. Sử dụng nhôm thay thế gang đúc hoặc thép nhẹ giúp giảm trọng lượng tổng thể của phương tiện, mang lại nhiều lợi ích về hiệu suất và an toàn.
Các kỹ thuật nối hợp kim nhôm có thể được thực hiện bằng cách hàn, dán kết hoặc đinh tán, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Tuy nhiên, nhôm có thể bị mỏi dưới tác động của tải trọng theo chu kỳ, vì vậy cần phải được thiết kế và kiểm tra cẩn thận để đảm bảo an toàn và hiệu suất.

Hợp kim nhôm trong Thể thao

Các hợp kim nhôm cường độ cao mang lại sự cân bằng gần như hoàn hảo giữa các tính chất cơ học, là lựa chọn lý tưởng cho nhiều loại dụng cụ thể thao. Lợi ích của nhôm trong thể thao, cùng với các lợi ích khác, phản ánh sự tiến bộ trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ. Trong các ngành công nghiệp này, việc phát triển công nghệ vật liệu được đầu tư mạnh mẽ để tạo ra các cấu trúc ngày càng nhẹ và đáng tin cậy hơn. Ngược lại, ngành công nghiệp thể thao thúc đẩy hợp kim nhôm đến giới hạn của nó, mở ra những triển vọng mới cho sự phát triển trong tương lai.

Hợp kim nhôm trong Kiến trúc và Xây dựng

Từ đầu thế kỷ 20, hợp kim nhôm đã được sử dụng rộng rãi trong kiến trúc và xây dựng. Ban đầu, việc áp dụng này chậm chạp – nhôm được sử dụng chủ yếu cho mục đích trang trí, và ứng dụng cấu trúc lớn đầu tiên là Tòa nhà Empire State ở New York, hoàn thành vào năm 1931 – nhưng sau đó đã được mở rộng. Ngày nay, khoảng 20-30% sản lượng hợp kim nhôm được sử dụng cho các dự án kiến trúc, chỉ sau thép. Hợp kim nhôm được áp dụng trong một loạt các công trình từ các cấu trúc chịu lực nhẹ, mặt tiền, nội thất và trang trí, đến việc lớp phủ phản quang trên mái nhà và cách nhiệt. Hợp kim nhôm phù hợp cho cả dự án thương mại và dân dụng, và các loại phổ biến nhất là loại 3, 5 và 6. Loại 3 thường được sử dụng dưới dạng tấm, trong khi loại 6 thích hợp để ép đùn, mở ra nhiều cơ hội thiết kế, làm cho các cấu trúc nhôm trở nên phổ biến trong kiến trúc hiện đại (như khung cửa sổ, cửa louver, v.v.).
Hợp kim nhôm cạnh tranh trực tiếp với thép, gỗ và polyvinyl chloride (PVC). Mặc dù các vật liệu này đều có những ưu điểm riêng, nhưng thép nặng hơn và dễ bị ăn mòn hơn nhôm; gỗ có nhiều biến thể và khó sản xuất thành các hình dạng phức tạp; và PVC ít cứng và có tỷ lệ sức bền trên trọng lượng thấp hơn, đồng thời phải đối mặt với các thách thức về tính bền vững.