Aluminium jest pierwiastkiem lekkim, miękkim, bardziej srebrzystym i stosunek wytrzymałości do rozerwania jest trzykrotnie większy. Występuje tam gdzie dobra przewodność cieplna, odporna na utlenianie. Odporny na gazy : amoniak, związki siarki, utlenia się powierzchniowo tworząc szczelną powłokę. Przy zastosowaniu tech. Aluminium można spawać, odmian alotropowych nie posiada. Jako czyste Al. Stosujemy w przemyśle spożywczym, elektrochemicznym, oraz w produkcji stali jako utleniacz. Zanieczyszczenia aluminium : krzem, Si, Fe. Czyste aluminium nazywa się AOO, AO, A1, A2, gatunki hutnicze, bardziej czyste rafinowane AR1.Wyżarzone aluminium (zmiękczone) Rm = 70-110 MPa, plastyczność A = 30%.Stopy aluminium: lekkie, Cu, Si, Mg, Mn, Zn - dzielimy a)stopy odlewnicze (syluminium) b)stopy przerabialne plastycznie * AlSi, AlCu, AlMg, AlZn AlSi, gdzie 11-14% Si - mają dobrą lejność, duży skurcz, nie pękają na gorąco. Stosunkowo dobra wytrzymałość. Po zakrzepnięciu stop wykazuje kruchość, przy odlewaniu powstają duże ziarna, w celu rozdrobnienia ziaren syluminy poddaje się syluminacji dodając wodę sodową ok. 0,1%. AlSi 11 średnie obciążenie części maszyn o skomplikowanym kształcie stosujemy w przemyśle elektr., zbrojeniowym, RM ok. 180 MPa, A=3%, kruchy. Na większych odlewach używamy AlSi9Mg. Dla zwiększenia wytrzymałości do syluminium dodaje się Cu, np. na tłoki w samochodach AlSi13MgCuNi (Ni - by zwiększyć wytrzymałość)Stop syluminium po utwardzeniu dyspersyjnym Rm=220MPa. Stałą temp do wytrzymałości 200 st. C.AlMg10 - 10% Mg , AlMg5Si - stopy, które po utwardzeniu mają dobre właściwości chemiczne.Stopy przerabialne plastycznie:a)o niskiej wytrzymałości nie obrabialne cieplnie b) tutaj jest napisane tylko „i” * Alumen AlMn1 stosuje się w postaci blach, w przemyśle chemicznym, spożywczym, gdy dodamy do 5%Mg oraz W,V, G, to te stopy są odporne na działanie wody morskiej, noszą nazwę hydronalium (AlMg2, AlMg3) - Konstrukcje okrętowe, lotnicze, przemysł spożywczy itp.Obróbka Cieplna : Składniki stopowe jak Cu, Si, Mg tworzą z Al fazy międzymetaliczne. Fazy te w stanie równowagi (stałej temp.). Po nagrzaniu ulegają rozpuszczeniu w Al, dlatego, że był to roztwór nasycony. Przez szybkie chłodzenie otrzymujemy roztwór przesycony, który w czasie starzenia fazy te wydzielają się. Stwarza to możliwość obróbki cieplnej stopu al. Polegającej na utwardzeniu dyspozycyjnym. Stop duraluminium (dural) o składzie 3-5,5% Cu, 0,5-2%Mg i do 1% Mn obrabia się cieplnie przez przesycanie i starzenie przesycanie temp. 500 st. C +/- 10 st. C, podgrzewanie i wygrzewanie, następnie ochładzanie w wodzie, powietrzu lub oleju. Po przesycaniu otrzymujemy stop o budowie 1-fazowej, miękki, o niskiej wytrzymałości, umożliwiający kształtowanie elementów konstrukcji i maszyn. Następnie otrzymujemy proces starzenia, np. starzenie naturalne lub sztuczne, trwa kilka dni. Naturalne odbywa się na powietrzu, sztuczne (przyspieszone) odbywa się po podgrzaniu, w wyniku obróbki cieplnej zasadniczo zwiększa się rozciąganie. Wadą duraluminium jest mała odporność na korozję, dlatego stosujemy platerowanie duralu czystym Al.Gatunki duralu : PA1, PA2…. PA10, im wyższy wskaźnik tym bardziej wytrzymały stop.Magnez - najlżejszy pierwiastek, barwa srebrzysto-biała, jest bardzo aktywny fizycznie, utleniając się tworzy warstewkę, na ogół jego stopy są odporne na korozję. W temp. 600-650 st. C zapala się i pali się w niezwykle oślepiającym świetle. Raz zapalony magnez nie da się niczym ugasić. Nie wolno gasić wodą ponieważ następuje dysocjacja wody, powstaje wodór, który wybucha w połączeniu z powietrzem. Stopy magnezu Mg : Al., Mn, Mg, Li, Zn. Mają niewielką wytrzymałość , Rm=120MPa, stopy odlewnicze, dodatek Al zwiększa wytrzymałość lejność. Mn zwiększa odporność na korozję, Zn powoduje rozdrobnienie ziarna i wytrzymałości, Li radykalnie zmniejsza masę, zwiększa sztywność i odporność na przenikanie mikrometeorytów. Krajowe stopy magnezu : GA3, GA6, G25, do przeróbki plastycznej : GM, GA6, G23, GMB. Najbardziej szkodliwe zanieczyszczenia to Cu, Fe, Ni, Co. Pogarszają odporność na korozję. Wodór H obniża wytrzymałość i plastyczność. Większość stopow można obrabiac cieplnie przez przesycanie i starzenie co w niewielkim stopniu podwyzsza wytrzymałość Zastosowanie : korpusy pomp, armatury GAG, elementy obciążone dynamicznie do temp. 120 st. C, np. części samolotów, samochodów, GA8 silnie obciążone elementy w temp. do 120 st. C samolotów, samochodów. GRE3 na odlewach o skomplikowanym kształcie G23, G35 na silnie obciążone elementy samolotów i rakiet. Tytan - Pierwiastek elektrododatni, odporny na korozję, lekki, często występujący w ziemi o niewielkiej ilości (zawartości). Lekki, wytrzymały na rozciąganie w podwyższonych temp. odporny na korozję w powietrzu i innych ośrodkach. 0,6% masy Ziemi to tytan.Tytan ma kolor srebrzysty, podobnie do stali nierdzewnej jest paramagnetyczny. Tytan tech. częstoś 99,8%. Stosuje się w postaci odlewów taśm, tłoczonych, kłutych. Obróbka cieplna może być na zimno i gorąco (w temp. 750-1000 st. C) przy odkształceniu trudno go jest wyprostować, gdy jest zgięty plastycznie jak i przy obróbce elementów. Obróbka ostrymi narzędziami. Tytan można spawać ostanie gazów. Czysty tytan w przemyśle, chirurgii, lotnictwie, kosmonautyce, prozety endoprotezy. Stopy tytanu : Dwie grupy pierwiastków, które dodajemy do tytanu: O2, N, C oraz H w celu polepszenia wytrzymałości ale zmniejszają wytrzymałość, dodawane w niewielkiej ilości. Zbyt duża ilość uważana jest za zanieczyszczenie. Al., No, W, Mn, Cu, Fe polepszają wytrzymałość stopu.Pod względem strukturalnym dzielą się na jednofazowe x, jednofazowe beta, dwufazowe alfa+beta. Stopy alfa dobra wytrzymałość i żaroodporność, umacnia się je przez zgniot i nie podlegają obróbce cieplnej.Stopy beta cechuje bardzo wysoka wytrzymałość po obróbce cieplnej, po walcowaniu na zimno Rm=1750MPa. Stosuje się na korpusy łodzi głębinowych, samolotów naddźwiękowych. Alfa i beta podwyższa się obróbką cieplną polegającą na przechłodzeniu i starzeniu. Stosuje się w okrętownictwie i lotnictwie. Przykłady gatunków stopów o strukturze alfa. BT5, BT5-1, OT4-1, AT2, BT20, TC5. Beta : BT15, TC6. Alfa+beta : BT6C, BT31Materiały ceramiczne i szkła. Dzielą się na :a) ceramiki krystaliczne (tworzą ziarna)b) szkła (o strukturze bezpostaciowej, niekrystalicznejTworzywa szklano-ceramicznea) krzemiany, tlenki i związki nie zawierające tlenki b) uzyskuje się ze stopienia krzemu i zamrożenia w stanie bezpostaciowym . Głównym jest glina (składnikiem głównym jest kaolinit (krzemionka) oraz skaleń. Charakteryzuje się dużą twardością, kruchością, odpornością na zaciski, duża odpornością na temp, nie są plastyczne. Są słabo odporne na zmęczenie dynamiczne (materiałów) ich właściwości zmieniają się z upływem czasu by bez obciążeń zmiennych (pogarszają się : zjawisko to nazywamy zmęczeniem statycznym) odporne na wysokie temp. Ceramiki mają wodę w postaci pustek i dlatego ich wytrzymałość na rozciąganie jest 15% mniejsza. Wpustki są inicjanitami pęknięć Nowoczesne materiały ceramiczne:- Azotki, tlenki itd. Korund Al2O3 - duża wytrzymałość mechaniczna w dużych temp., stosowany jest w medycynie dentystycznej jako podłoże obwodów scalonych. Izolator w świecach zapłonowych w silniku. Jest dobrym izolatorem cieplnym i elektrycznym.- Azotek aluminium AlN Dobry izolator elektryczny i przewodnik ciepła, zastępue Al2O3 bo jest tańszy i lepiej odprowadza ciepło.- Węglik Boru BrC Bardzo twardy i lekki stosowany na elementy o dużej odporności na ścieranie. Słabe właściwości mechaniczne w wys. temp.- Węglik krzemu KarborundDuża odporność na utlenianie temperatury nawet do 1500 st. C, stosowane do pieców elektrycznych jako materiał ścierny wykonuje się pokrycia na materiałach w postaci włókien do produkcji kompozytów.- Si3N4 azotek krzemuPodobne właściwości jak Sic, ale o gorszych właściwościach temperaturowych i maszynowych. Stosuje się do elementów samochodowych, turbinowych.- Sialon Si6-2Al2O2N8-2 ; Si3Al3O3N5 Azotek krzemu częściowo zastąpiony Al i O, tworzywo składające się z kryształów sialonu, których składnikiem jest tlenek niewiemczego, coś wyglądem przypomina 4 indeks dolny 2 O3, jest lekki, o małej rozbieralności cieplnej, odporny na korozję o dużej wytrzymałości mechanicznej- Tytanek Boru T2B2Odporny na pękanie w produkcji uzbrojenia- UO2 - tlenek uranu, paliwo do reaktorów atomowych.Materiały ogniotrwałe: Służą do transportu ciekłych metali, oczyszczania pieców do obróbki cieplnej i innych urządzeń pracujących w wysokich temp Obojętne). Do kwaśnych zaliczany materiały krzemionkowe SiO2, krzemowe SiO2+ Al2O5 i wysoko glinowe. Zasadowe magnezytowe cz. SiO2 MgO i posterydowe MgO +Fe2O3. Obojętne: chromitowe, tlenek chloru Cu2O3 i chromitowe magnetyzowe. Materiały ogniotrwałe specjalne: *Cyrkon, * Szkła
Kwarcowo -knemionkowe - o dużej wytrzymałości, który wytrzymuje tem. 100 C, wykonuje się dna pieców, szkła borowo krzemionkowe -stosujemy w laboratoriach w możliwośći wys. Tem. O składzie 75%SiO2 + 15% Na2O + 10% CaO są to przeważnie szkła toplienne - szkło E, włókna szklane glazury - pokrycia szklane do uszczelniania wyrobów aramik krystalicznych emalie - nakłada się na wyroby metalowe jako ochronę tworzywa szklano ceramiczne - są to szczególnie wyszukane materiały, które łączy szkła i ceramiki krystaliczny ich zaletą jest dobra formowalność, charakteryzują się większą odpornością niż zwyczajne ceramiki . Usunięto z nich pustek postaci ciągłości tip. Wszystkie materiały cechują się współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. Tworzenie materiały w postaci szklistej - tworzy się przedmiot, poddaje się obróbce cieplnej w wyniku, której 90 % materiały krystalizuje się o wielkość mniejszą niż 1 nikrometr Polimery -są to materiały organiczne, kowalencyjne związki węgla oprócz C dodaje się H,Cl,Fl,S. Ponadto dodaje się dodatki wypełniające, barwniki , utwardzacze itp. Są trzy grupy polimerów: *Termoplastyczne,* termoutwardzalne, *elastomery Tworzenie Polimerów- polimeryzacja polega na tworzeniu długich lancuchow, których atomy są związane mocnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Stopień polimeryzacji to liczba merów w cząsteczce. (RYSUNKI) Adacja poprzez dodawanie oraz kondensację - polega na szybkiej reakcji mamo meró. Na indywidualnych reakcjach mech. Pomiędzy poszczególnymi parami monomerów (RYSUNEK) Podczas wiązania podwójne są zastępowane wiązaniami pojedynczymi Rodzaje polimerów -termoplastyczne - polimery o nazwie DE, używane w bytelkach, izolacjach elektrycznych, polichlorek winylu, ramy okienne, wykładziny podłogowe, węże, -Polipropylen PB - wykładziny, zbiorniki , dywany, artykuły medyczne Polietylen PS - pojemniki, artykuły elektroizolacyjne, części maszyn, pianki Poliuterofluoroetylen PTFE - łożyska, uszczelki, wykładziny, patelnie, Poliamid PA 6,6 - liny, sznury, ubrania Polimetylanetylon PMMA - okulary Polimery termoplastyczne - niekiedy rozgałęzione struktury cząsteczek z brakiem wiązań ciąciajacym. Po ochłodzeniu ponownie twardnieją w odpowiednich momentach można odpowiednio formować Polimery termoutwardzalne - wyroby żywica *Żywica fenelowa- form aldehydowa- wtyczki, gniazda elektryczne. *Żywica poliestrowa- laminaty i kompozyty *Żywica mocznikowo-forma aldehydowa- laminaty *Żywica epoksydowa- kleje laminaty kompozyty z włókien szklanych Polimery wytwarzane są - w dwóch etapach 1. Wytwarzaniu się cząsteczek liniowych, 2. Po utworzeniu wyrobu doprowadza się do powstania wiązań sieciujących między cząsteczkami, czyli powstaje struktura. 3. Wiązania sieciują się powstaje za pośrednictwem utwardzacza, a zatem duroplastyczne nierozpuszczalne po nagrzaniu przechodzą w stan plastyczny, przy nadmiernym nagrzewaniu nastepuje ich rozkład, Czasem nazywamy chemicznym utwardzanium w przypadku gdy utwardzanie tym polimerów nastąpi w dodatku sieciujących. Elastomery(gumy) - zbudowane z długich, liniowych pozawijanych, splątanych cząsteczek, między którymi czasem występują wiązania poprzeczne spełniają role pamięci kształtu. (element wraca do pierwotnej postaci) Wulkanizacja- to proces prowadzący do powstania wiązań poprzecznych, wykorzystuje się do tego siarkę (0,5-5% siarki, nie więcej niż 40 %) od jej ilości zależy gęstość wiązań poprzecznych, a zatem twardość, sztywność i kruchość. *Poliizopren JR -guma naturalna, rękawice lekarskie, ogumienie pojazdów. *Polibutadien BR - guma sztuczna, opony *Polichloroplen CR - guma odporna na działanie olejów, benzyn, chemikaliów *Kauczuk butadienowo styrenowy- opony, podeszwy. SBR - opony, spody obuwia.