W10.3.Al i jego stopy.pdf

ALUMINIUM I JEGO STOPY

Najbardziej rozpowszechniony pierwiastek metaliczny w skorupie ziemskiej - wyst.

głównie w postaci licznych skaleni i skałach magmowych itp; jednak techniczne zastos. znalazł

boksyt{AlO(OH)}. Al otrzymywuje się met. hydrometalurgiczną, jego własności natomiast

zależą od stopnia jego czystości (rafinowany elektrolit. Al-99.995%).

Własności fizyczne i mechaniczne Al

przew.elektr. gęstość

temp.top. typ

sieci

R m

R e

[g/cm 3 ]

[ o C]

[MS/m]

(12

syst.

pślizgu)

[MPa]

[%]

37.74

2.7

660

70-120

20-40

15-30

30-45

Zastosowanie Al : przewody elektryczne, do produkcji stopów (lekkich- niskie

R m /  ) ,urządzeń dla przemysłu chemicznego i spożywczego (odporność na działanie O 2

(Al 2 0 3 ),Cl 2 ,CO 2, HS ) jako odtleniacz do redukcji różnych met. i stopów;oraz w elektrotechnice.

STOPY ALUMINIUM

Techniczne stopy Al - dwuskładnikowe lub wieloskładnikowe - ze względu na sposób

otrzymywania dzielimy na :

 - odlewnicze

 - do przeróbki plastycznej(Rys.1)

Rys.1. Fragment typowego ukł. równowagii

fazowej stopów Al z zaznaczeniem

zakresów stężęń stopów do przeróbki

plastycznej,umacnianych zgniotowo i

wydzieleniowo,oraz stopów odlewniczych.

Niektóre z nich mogą być stosowane zarówno jako odlewnicze, do p. plastycznej oraz OC

- tzn. utwardzania wydzieleniowego.

Stopy odlewnicze Al:

Zaliczamy stopy (dwu-lub wieloskładnikowe) o dużej zawartości dodatków stopowych-5 do

20%-głównie z - Si,Cu,Mg lub Ni.

Siluminy

Dominującą grupę odlewniczych stopów Al stanowią stopy z Si - stopy te o składzie

zbliżonym do eutektycznego,nazywamy siluminami. W zależności od zawartości Si i dodatków

siluminy dzielimy na:

dwuskładnikowe:

1.podeutektyczne, zawierające od 4 do 10% Si

2.eutektyczne, zawierające od 10 do 13% Si

3.nadeutektyczne, zawierające od 13 do 30%Si.

wieloskładnikowe

Siluminy, przeważnie są wieloskładnikowe - tzn.oprócz Si- zawierają dodatki Cu,

Mg,Mn(Ni); dodatki te umożliwiają znaczne polepszenie ich własności mechanicznych poprzez

OC-utwardzanie wydzieleniowe.

STRUKTURA I MODYFIKACJA SILUMINÓW

Po odlaniu struktura siluminów zawiera grubokrystaliczną fazę -  - praktycznie czysty

Si (szczególnie przy wolnym chłodzeniu).Konsekwencją tego jest drastyczny spadek ich

plastyczności.Celem poprawy ich własności , siluminy poddaje się procesowi modyfikacji:

siluminy podeutektyczne i eutektyczne , modyfikuje się sodem ,dodawanym w postaci

mieszaniny NaF,NaCl i KCl. Dodatek Na obniża temp. przemiany eutekt. oraz powoduje

przesunięcie punktu eutektycznego do większego stężenia ( w prawo) - do ok.13% Si. Strukturę

takiego stopu stanowi drobnoziarnista eutektyka ( z wydzieleniami drobnymi fazy



 siluminy nadeutektyczne, (duże wydzielenia Si modyfikuje się fosforem ,który

tworzy dyspersyjne cząstki AlP-stające się heterogencznymi zarodkami krystalizacji cząstek

fazy {Si}- w wyniku czego otrzymywuje się w temp. otocznia drobnokrystaliczną eutektykę

(orazdrobne wydzielenia cząstek fazySio dużej dyspersji.

EFEKTEM MODYFIKACJI SILUMINÓW JEST WZROST ICH WłASNOŚCI

MECHANICZNYCH np: SlLUMIN EUTEKTYCZNY

Własność

mechaniczna

przed

modyfikacją

modyfikacji

R m [MPa]

110

250

A10 [%]

0,1

zastosowanie siluminów - siluminy eutektyczne i nadeutektyczne wykazujące wysoką

żarowytrzymałość są stosowane na wysokoobciążone tłoki silników spalinowych.

Z siluminów podeutektycznych wytwarza się silnie obciążone części dla przemysłu

okrętowego i elektrycznego, pracującego w podwyższonej temperaturze i w H 2 O morskiej.

Wieloskładnikowe stopy Al z Si są stosowane m.in. na głowice silników spalinowych

oraz inne odlewy w przemyśle samochodowym.

STOPY Al PRZERABIALNE PLASTYCZNIE

Można je podzielić ze względu na podatność do OC na:

1. nie obrabialne cieplnie (wydzieleniowo)

2. obrabialnie cieplnie ( wydzieleniowo)

ad. 1Stanowią je stopy Al o niedużej ilości dodatków stopowych(<5%),przeważnie

jednofazowe o budowie r-ru stałego przez co charakteryzują się dużą ciągliwością w temp.

otoczenia i odpornością na niektóre ośrodki korozyjne.

np.Stopy z ukł. Al -Mg (2-5%) z dodatkami (Si,Mn i Cr ) zwane hydronaliami

(npAlMg1,AlMg1SiMn),

oraz stopy z ukł. AlMn(<2%) np.AlMn1 zwany alumanem.

Zastosowanie na średnio obciążone elementy w przemyśle okrętowym i lotniczym oraz w

urządzeniach przemysłu spożywczego i chemicznego

a d.2 Są to stopy wieloskładnikowe - zwane duralami - oparte na ukł. równowagii:

Al-Cu(3-5%) z dodatkami Mg i Mn zwane duralamin miedziowymi,

Al-Mg(<1,5%) z dodatkami Si(aldrey) i Mn(anticorodal),

Al-Si (ok.1%) z dodt. Cu (avia),

Al-Zn(5-7%) z dodatkamiCu,Mn,Mg i Cr zwane duralami cynkowymi.

Obróka cieplna durali polega na wyżarzaniu rekrystalizującym po zgniocie i utwardzaniu

wydzieleniowym.Durale po OC mają wysokie własności mechaniczne-Rys.2(Durale Zn po OC:

R m ok. 700MPa, A10 - 12%, czyli własności zbliżone do stali SSPW).

Rys.2. Zależność stosunku naprężeń

rozciągających do ciężaruwłaściwego

od wydłużenia dla stali i stopow

Główne ich zastosowanie w przemyśle lotniczym i samochodowym oraz na elementy

maszyn i taboru kolejowego.

Obróka cieplna durali - utwardzanie wydzieleniowe

(na przkładzie stopów z układu Al - Cu {do ok. 5%}

1- podstawą dla przeprowadzenia procesu utwardzania wydzieleniowego jest występowanie

zmiennej (granicznej) rozpuszczalności składnika stopowego, w stanie stałym

2 - proces składa się z dwóch zabiegów : przesycania i starzenia

3 - Przesycanie polega na:

- nagrzaniu stopu(<5.65%Cu) do temp.>linii granicznej rozp. w stanie stałym.(solvus)

Rys.3

Rys.3 Fragment układu

równowagiAl - Cu

- wygrzaniu w tej temperaturze

- gwałtownym chłodzeniu(H 2 O lub powietrze) zawsze z szybkością > niż rozpad fazy K

(przesunięcie obszaru jednofazowego do temp. otoczenia - równowaga metastabilna)

4 - starzenie ma na celu :

- wydzielenie przsyconego składnika(Cu)z roztworu stałego K w odpowiednim st.

dyspersji

- starzenie może przebiegać samorzutnie (w temp. otoczenia) lub sztucznie (w temp.<od

linii solvus)

- konsekwencją tego zabiegu jest wzrost własności wytrzymałościowych stopu - w

wyniku zmian zachodzących po przesyceniu w jego strukturze

- uzyskiwany efekt jest funkcją temp. i czasu starzenia; im temp.procesu jest wyższa

tym efekt uzyskiwany jest wcześniej, niemniej jednak jest on zawsze niższy od

otrzymywanego w niższych temperaturach-Rys. 4

Rys. 4.Kinetyka procesu starzenia stopu Al. Z dodatkiem 4%Cu

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: