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

              Zastosowanie Al: przewody elektryczne, do produkcji stopów (lekkich- niskie Rm/r),urządzeń dla przemysłu chemicznego i spożywczego (odporność na działanie O2 (Al203),Cl2,CO2,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 - b - 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 ( a + b ) z wydzieleniami drobnymi  fazy- a.

              siluminy nadeutektyczne, (duże wydzielenia b {Si}, modyfikuje się fosforem ,który tworzy dyspersyjne cząstki AlP-stające się heterogencznymi zarodkami krystalizacji cząstek fazy b{Si}- w wyniku czego otrzymywuje się w temp. otocznia drobnokrystaliczną eutektykę (a +b) oraz drobne wydzielenia cząstek fazy - b{Si}o dużej dyspersji.

EFEKTEM MODYFIKACJI SILUMINÓW JEST WZROST ICH WłASNOŚCI MECHANICZNYCH np: SlLUMIN EUTEKTYCZNY

              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 H2O 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 a,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

              ad.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:  

     Rm  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(H2O 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             ...