Akademia Techniczno-Humanistyczna

w Bielsku - Białej

WBM kier. Mechanika

St. dzienne inżynierskie

Semestr III

SPRAWOZDANIE Z METALOZNAWSTWA.

TEMAT: STOPY ALUMINIUM.

Opracował:

1.Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie struktur różnych stopów aluminium oraz zmian strukturalnych.

Aluminium jest metalem barwy srebrzystobiałej, bardzo miękkim i plastycznym. Ze względu na właściwości aluminium ma duże zastosowanie w przemyśle chemicznym do budowy aparatury, w przemyśle chemiczno - spożywczym i naczyniowym. Szerokie zastosowanie znajduje folia aluminiowa na opakowania środków spożywczych oraz do produkcji kondensatorów. Dzięki dobremu przewodnictwu elektrycznemu oraz izolacyjnemu charakterowi tlenku glinu znalazło aluminium szerokie zastosowanie w przemyśle elektrotechnicznym.

2. Wiadomości:

Stopy aluminium są obecnie po stopach żelaza najbardziej rozpowszechnionym materiałem konstrukcyjnym, znajduje zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu. Szczególnie ważnym tworzywem są w budowie samolotów i statków kosmicznych, przede wszystkim dzięki wysokim wskaźnikom własności wytrzymałościowych.

Aluminium krystalizuje w układzie regularnym płaskocentrowanym; nie posiada odmian alotropowych.

Jego własności są następujące:
a)niski ciężar właściwy -2,7 G/cm ³­_­;
b)temperatura topnienia -660,2 ⁰ C;
c)wysokie przewodnictwo elektryczne -33-36 m/mm²;
d)wysokie przewodnictwo cieplne -0,52 kal/cm ⁰ C s;
e)bardzo wysokie własności plastyczne;
f)odporność na korozję atmosferyczną, na działanie wody, wielu
kwasów organicznych i związków;
g)brak odporności na działanie wody morskiej, łuku, sody, wapna,
pewnych kwasów organicznych oraz rtęci i jej związków.

Rys. układu stopnia równowagi Al-Si

3. Opis czynności:

Próbka nr 1
Materiał :

Wieloskładnikowy stop aluminium dural.
Stan: po przeróbce plastycznej, wyżarzaniu.
Skład: Cu-1,1%
Mg-1,7%
Si-1,0%
Ni-1,3%
Fe-1,3%
Al-reszta
Opis struktury:
Ciemne wydzielone związki Al₂Cu,Al₃Mg₂, Al₂CuMg,Al₅Cu, Mg₅Cu ,na jasnym tle roztworu stałego bogatego w aluminium.
Trawiono odczynnikiem o składzie chemicznym:

0,5g fluorku sodu
2 ml HCl 1,19
1 ml HNO₃­ 1,52
97 ml wody destylowanej

Próbka nr 2
Materiał:
Silumin modyfikowany.
Stan: odlew.
Opis struktury:
Kryształy roztworu stałego granicznego krzemu w aluminium na tle drobnej szarej eutektyki składającej się z kryształów roztworu stałego i kryształów krzemu.

Trawiono odczynnikiem o składzie chemicznym:
7,5 ml kwasu fluorowodorowego HF /90/
25 ml kwasu solnego HCl
8 ml kwasu azotowego HNO₃
1000 ml wody destylowanej

Próbka nr 3
Materiał:
Silumin niemodyfikowany.
Stan: odlew.
Skład chemiczny:
Si-9,2%
Mg-0,22%
Mn-0,42%
Fe-0,52%
Al-reszta
Opis struktury:
Duże jasne kryształy roztworu stałego granicznego luzem w aluminium na tle gruboziarnistej eutektyki złożonej z kryształów roztworu stałego i kryształu

krzemu.
Trawiono odczynnikiem o składzie chemicznym:
7,5 ml kwasu fluorowodorowego HF /90/
25 ml kwasu solnego HCl
8 ml kwasu azotowego HNO₃
1000 ml wody destylowanej

4. Durale.

Na szczególną uwagę zasługują stopy wieloskładnikowe zwane duralami, gdyż mają spośród wszystkich stopów aluminium najlepsze własności wytrzymałościowe.

Duraluminium składa się z ok.4% Cu, 1%Mg i 1% Mn. Żelazo i krzem występują w nim jako domieszki i są ograniczone do 0,7%. Obróbka cieplna tych stopów polega na przesycaniu i starzeniu. Największe własności wytrzymałościowe otrzymuje się po starzeniu naturalnym. Wytwarza się różne gatunki durali (np.PA6, PA7, PA9, PA21); trzy z nich opisane są w tabelce.

Znak cecha nazwa	Skład chemiczny %				Zastosowanie
		Cu	Mg	Mn		inne
AlCu4Mg2 PA7 Dural	3,8 ­- 4,9	1,2 - 1,8	0,3 - 0,9	Ti:0,2	Silniki obciążone elementy samolotów i pojazdów; blachy, pręty, rury, drut, kształtowniki; do utwardzania wydzieleniowego
AlZn6Mg2Cu PA9 Dural cynkowy	1,4 -2 ,0	1,8­ - 2,8	0,2 - 0,6	Zn: 5 - 7 Cr: 0,1-0.25	Elementy bardzo silnie obciążone, sprzęt lotniczy i transport; do utwardzania wydzieleniowego .
AlCu4Mg0,5 PA21 Dural	3,8 - 4,5	0.4 - 0,8	0,4 - 0,8		Drut na nity; utwardzony wydzieleniowo - stosowany w budownictwie samolotów i silników.

5. Wnioski.

Czyste aluminium cechuje się bardzo dużą plastycznością oraz przewodnictwem cieplnym i elektrycznym. Dlatego znalazło ono szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym i transporcie.

Aluminium w postaci czystej jest mało stosowane z powodu niskich wytrzymałości mechanicznych. a zastosowanie stopów jest duże. Stopy aluminium są bardziej wytrzymałe mechanicznie od czystego aluminium Przewodność stopów jest prawie (66%) tak dobra jak miedzi, lecz są dużo lżejsze. Przewód elektryczny o przewodności takiej jak z miedzi jest 1,5 razy grubszy lecz pomimo to 2 razy lżejszy.

Durale ze względu na swoją wytrzymałość i lekkość są powszechnie stosowane tam, gdzie występują wysokie obciążenia oraz jest wymagany jest mały ciężar.

Siluminy mają małą skłonność do pęknięć na gorąco. Dlatego siluminy poddaje się modyfikacji. Bez modyfikacji silumin miałby strukturę gruboziarnistą, co bardzo negatywnie wpływa na własności mechaniczne. Natomiast po modyfikacji silumin uzyskuje strukturę drobnoziarnistą (co wprawdzie wpływa negatywnie na obróbkę), która ma bardzo dobre własności mechaniczne.

---