Stopy aluminium

1. Aluminium i jego stopy w porównaniu z żelazem i stopami żelaza charakteryzuje się:

(porównanie temperatury topnienia, gęstości, modułu Younga, wytrzymałości, odporności na korozję, itp.)

- temp topnienia 606,4st.C. (dla żelaza 1535st.C.), gęstość 2,4g/cm³ (3 razy mniejsza niż żelaza), moduł Younga 70GPa (dla żelaza 208GPa), wytrzymałość R_m=45MPa, max w stopach 750MPa (żelazo: R_m=70Mpa, max w stopach 2500MPa), duża odporność na korozję

1. Podwyższanie wytrzymałości w stopach Al do obróbki plastycznej nie utwardzanych wydzieleniowo

- mangan w niewielkim stopniu polepsza własności mechaniczne (zawartość w stopie ok. 1,5%)

- magnez polepsza wytrzymałość, nie zmniejszając zbytnio plastyczności

1. Idea metody utwardzania wydzieleniowego stopów Al do obróbki plastycznej polega na:

- przesycaniu – mającego na celu otrzymanie przesyconego roztworu stałego. Dokonuje się przez nagrzanie stopu powyżej linii zmiennej rozpuszczalności i szybkie oziębianie w wodzie

- starzeniu – wytrzymaniu przesyconego elementu w temp pokojowej (starzenie naturalne lub samorzutne) albo podwyższonej (starzenie przyspieszone) w czasie potrzebnym do wydzielenia dyspersyjnych cząstek

(rys 15.7 i 15.8, str.363-4, Przybyłowicz)

1. Wytrzymałość i ciągliwość stopów odlewniczych Al-Si (siluminów) zależy od

- rodzaju (podeutektyczne, eutektyczne, nadeutektyczne) – większą ciągliwość mają podeutektyki, eutektyki mają zmniejszone właściwości mechaniczne

- modyfikacji (dodatek sodu, fosforu, strontu zwiększa wytrzymałość i wydłużenie)

- dodatek magnezu i miedzi umożliwia stosowanie utwardzania wydzieleniowego drogą przesycenia i starzenia

1. Struktura i własności siluminów eutektycznych (stopy odlewnicze Al-Si)

- punkt eutektyczny: 11,7% krzemu, 577st.C.

- mieszanina roztworu stałego α i kryształów krzemu, ale jest gruboziarnista, a w osnowie roztworu stałego są rozmieszczone iglaste kryształy krzemu

- maksymalna rozpuszczalność krzemu w aluminium wynosi 1,65% i szybko maleje ze spadkiem temperatury

- zmienna rozpuszczalność stwarza możliwość obróbki cieplnej tych stopów, ale jej efekty są niewielkie; dwuskładnikowych siluminów nie obrabia się cieplnie

- niewielkie własności mechaniczne: R_m=140-160MPa, wydłużenie 3%

1. Struktura i własności siluminów przedeutektycznych (stopy odlewnicze Al-Si)

- zawierają 4-10% krzemu oraz dodatki miedzi, magnezu i manganu

- składają się z pierwotnych kryształów roztworu stałego α na tle eutektyki

1. Struktura i własności siluminów zaeutektycznych (stopy odlewnicze Al-Si)

- duże, wielokątne kryształy pierwotne krzemu, które są rozmieszczone w eutektyce z iglastymi kryształami krzemu

- mała wytrzymałość, mała rozszerzalność cieplna, dobra odporność na ścieranie i mały współczynnik tarcia; ich własności wytrzymałościowe w podwyższonych temperaturach są dość dobre

1. Modyfikowanie siluminów przedeutektycznych ma na celu:

- obniżenie temperatury przemiany eutektycznej oraz przesunięcie punktu eutektycznego w prawo ku wyższej zawartości krzemu (ok. 13%)

- w wyniku tego R_m rośnie z 110 do 250MPa, a wydłużenie z 1% do 8%

1. Stopy Al z miedzią jako głównym dodatkiem charakteryzuje:

- dobra lejność, stosunkowa niska wytrzymałość

1. Stopy Al z magnezem jako głównym dodatkiem charakteryzuje:

- dobre własności wytrzymałościowe i plastyczne (R_m=280MPa, A₅=8%), niezbyt dobra lejność, ale nadaje się na odlewy ciśnieniowe

- duża odporność na działanie wody morskiej

1. Stopy Al z cynkiem jako głównym dodatkiem charakteryzuje:

(dural cynkowy)

- osiąga jeszcze wyższą wytrzymałość niż durale bezcynkowe (R_m=600-700MPa, R_e=500-550MPa, A₅=12%, twardość 150HB), temp przesycenia wynosi 470st.C., a starzenia 120-140st.C.

1. Stopy Al z litem jako głównym dodatkiem charakteryzuje:

- mniejsza gęstość stopów o ok. 8-10%

- wytrzymałość równa lub większa w porównaniu z duralami klasycznymi

- dobra odporność na zmęczenie, dobra udarność w niskich temperaturach