WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN

KIERUNEK MECHANIKA

SEMESTR 3

SPRAWOZDANIE Z METALOZNAWSTWA.

TEMAT: STOPY ALUMINIUM.

1.Cel ćwiczenia:

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

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.

Własności wytrzymałościowe czystego aluminium są stosunkowo niskie, dlatego stosuje się stopy, które po odpowiedniej obróbce cieplnej mają wytrzymałość nawet kilkakrotnie większą. Stopy aluminium cechują się korzystnym parametrem konstrukcyjnym, a oprócz tego ich udarność nie maleje w miarę obniżania temperatury.

W celu podniesienia własności wytrzymałościowych stosuje się stopy aluminium z krzemem. Są to siluminy. Silumin o składzie zbliżonym do eutektycznego ma bardzo dobre własności odlewnicze, cechuje się dobrą lejnością, małym skurczem i nie wykazuje skłonności do pękania na gorąco. Jego wadą jest powstawanie, zwłaszcza po niezbyt szybkim chłodzeniu, gruboziarnistej struktury., co prowadzi do znacznego obniżenia własności mechanicznych stopu. Można temu zapobiec przez modyfikację, która polega na wprowadzeniu do ciekłego stopu dodatków zwanych modyfikatorami, lub przez przyśpieszone chłodzenie.

---