1. Podaj właściwości mechaniczne i fizykochemiczne czystego aluminium.

2. Przedstaw klasyfikację stopów aluminium.

3. Narysuj podwójny układ Al-Si i wyjaśnij dlaczego stopy około-eutektyczne są najczęściej stosowane.

4. Przedstaw na czym polega modyfikacja siluminów i jakie są jej efekty.

5. Scharakteryzuj durale, - skład chemiczny, struktura, właściwości i zastosowanie.

6. Podaj na czym polega obróbka stopów Al zwana utwardzaniem dyspersyjnym.

1. Wesja 1.

• Aluminium krystalizuje w sieci A1, a więc cechuje się dużą plastycznością. Ma parametr sieci A= 0,40408 nm, temperaturę topnienia 660,4 °C, temperaturę wrzenia 2060 °C. Mała gęstość 2,7 g/cm3 (3 razy mniejsza niż żelaza) kwalifikuje ten metal do grupy metali lekkich Aluminium cechuje się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym (gorszym jednak niż miedź). Ma wysoką energię błędu ułożenia 200 - 250 mJ/m2. Na powietrzu pokrywa się cienką warstwą Al2O3, która chroni je przed dalszym utlenianiem. Jest odporne na działanie wody, H2CO3, H2S, wielu kwasów organicznych, związków azotowych. Twardość wynosi 15 - 30 HB; może jednak być umacniana przez zgniot.

Stopy aluminium dzieli się na:

1. do obróbki plastycznej

2. odlewnicze

Niektóre stopy mają właściwości i takie i takie. Podział stopów aluminium:

- ze względu na podatność do utwardzenia wydzieleniowego

- nie utwardzane wydzieleniowo

- utwardzane wydzieleniowo

- ze względu na ilość pierwiastków stopowych

- wieloskładnikowe

- dwuskładnikowe

- ze względu na rodzaj głównego dodatku stopowego:

Al-Si, Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn, Al-Mn(Fe), Al-Li

4.

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 heterogenicznymi zarodkami krystalizacji cząstek fazy {Si}- w wyniku czego otrzymuje się w temp. otoczenia drobnokrystaliczną eutektykę (  oraz drobne wydzielenia cząstek fazy  Sio dużej dyspersji.

EFEKTEM MODYFIKACJI SILUMINÓW JEST WZROST ICH WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH np: SILUMIN EUTEKTYCZNY

Własność mechaniczna	przed modyfikacją	po modyfikacji
Rm [MPa]	110	250
A10 [%]	0,1	7

5.

Duraluminium (skrótowo: dural) to ogólna nazwa stopów metali, zawierających głównie aluminium oraz dodatki stopowe: zwykle miedź (2,0-4,9 %), mangan (0,3-1,0 %), magnez (0,15-1,8 %), często także krzem, żelazo i inne w łącznej ilości ok. 6 do 8%, przeznaczony do przeróbki plastycznej. Gęstość duraluminium to ok. 2,8 g/cm³ (przy 2,7 dla czystego glinu). Po poddaniu stopu przesycaniu, a następnie starzeniu (utwardzanie wydzieleniowe lub inaczej dyspersyjne), posiada on wysoką wytrzymałość mechaniczną: wytrzymałość doraźna ponad 400 MPa. Najlepsze własności wytrzymałościowe uzyskuje po starzeniu naturalnym. Zastosowanie: m.in. w lotnictwie do części konstrukcyjnych, niegdyś także do ram naziemnych pojazdów sportowych, itp.

Durale mają niewielką odporność korozyjną. W celu poprawienia odporności korozyjnej blachy z durali bezcynkowych plateruje się czystym aluminium lub stopem Al+Zn w przypadku duralu cynkowego.

6.

Utwardzanie dyspresyjne to proces złożony z dwóch operacji, przesycania - roztworu stałego przez szybkie oziębianie w temp 500-580'C oraz starzenia przesyconego stopu w celu wydzielenia się fazy dyspersyjnej - umocnienie wydzieleniowe. Starzenie dzieli się na dwa rodzaje: starzenie samorzutne - w temperaturze pokojowej oraz starzenie sztuczne (przyśpieszone) w wyniku wygrzewania w temp 100-180'C. Sprawa dotycząca stopów aluminium przedstawia się następująco: W wyniku przesycenia roztworu miedzią roztwór stały znajduje się w stanie metastabilnym, cechując się nadmiarem energii swobodnej. W pierwszym etapie starzenie w sieci przesyconego roztworu stałego różno węzłowego, o przypadkowym rozmieszczeniu atomów Cu w płaszczyznach tworzą skupiska atomów miedzi zwane strefami Guiniera-Prestona. Strefy GP powstają podczas samorzutnego starzenia w temperaturze pokojowej i mają postać cienkich płytek o grubości kilkudziesięciu i średnicy kilkuset nm, całkowicie koherentnych z osnową roztworu. Różnice średnic atomów Al i Cu powodują znaczne odkształcenia sprężyste i naprężenia w sieci i w wyniku tego umocowanie stopu.

---