1. Opis struktury obserwowanych próbek:

7.1. Silumin podeutektyczny [AlSi9] - widoczne są wydzielenia krzemu w postaci drobnych igieł. Wydzielenia te są rozłożone regularnie tworząc granicę ziarn roztworu α.

7.2. Silumin podeutektyczny modyfikowany [AlSi9] - widoczne są zaokrąglone kryształy roztworu α (ubogiego w krzem) na tle drobnoziarnistej eutektyki (α + Si).

7.3. Silumin nadeutektyczny [AlSi13] - struktura składa się z kryształów krzemu w postaci igieł obok których występują duże o ostrych granicach pierwotne kryształy krzemu. Wszystko to znajduje się na tle gruboziarnistej eutektyki.

7.4. Silumin nadeutektyczny modyfikowany [AlSi13] - składa się z drobno ziarnistej eutektyki (α + Si) oraz zaokrąglonych wydzieleń roztworu α. W odróżnieniu od siluminu podeutektycznego modyfikowanego wydzielenia te są mniejsze, nie tak rozrośnięte i nie jest ich aż tak dużo.

7.5. Stop odlewniczy [AlCu10] - struktura stopu składa się z eutektyki ω + CuAl₂ (ω + Θ) rozłożonej na granicach kryształów roztworu stałego ω miedzi w aluminium.

2. Wpływ modyfikacji na strukturę siluminów:

Dodatek modyfikatora (sód, stront) powoduje, że obniża się temperatura przemiany eutektycznej oraz przesuwa się punkt eutektyczny w prawo ku wyższej zawartości krzemu (ok. 13%). Dzięki temu, stopy, które normalnie są nadeutektyczne krzepną jako podeutektyczne z dendrycznymi zaokrągleniami roztworu α (ubogiego w Si) na tle drobnoziarnistej eutektyki. W wyniku modyfikacji R_m (wytrzymałość na rozciąganie) rośnie z ok. 110 do 250 MPa, a A₅ (wydłużenie) z ok. 1% do ok. 8%.

3. Wpływ składu chemicznego na udział poszczególnych faz w strukturze siluminów.

Do najczęściej spotykanych składników stopowych w stopach aluminium należą: miedź, krzem, magnez, mangan, cynk. Większość dodatków stopowych tworzy twarde i kruche fazy międzymetaliczne, bądź z aluminium, bądź też z innymi składnikami stopu. Praktycznie więc biorąc wszystkie formy aluminium w stanie odlanym, posiadają miękką i plastyczną osnowę, którą stanowią kryształy roztworu stałego dodatków stopowych w aluminium. Na ich granicy stanowią utwardzające dodatki stopowe w formie eutektyki lub wolnych faz międzymetalicznych. W przypadku stopów aluminium z 3 - 5,5% Cu, 0,5 - 2% Mg, do 1% Mn, czyli stopów duraluminium; wymienione składniki stopowe tworzą z aluminium różnego rodzaju fazy międzymetaliczne podwójne, jak np. CuAl₂, Mg₂Si lub potrójne, np. Al₂CuMg. Fazy te występujące w stanie równowagi, podczas nagrzewania ulegają rozpuszczeniu w aluminium. Przez szybkie chłodzenie otrzymuje się wówczas roztwór przesycony, z którego w czasie następnego starzenia fazy te z kolei wydzielają się.

Dodatki stopowe jak: miedź, magnez oraz mangan zwiększają wytrzymałość stopu. Dodatek magnezu do 1,5% umożliwia stosowanie utwardzenia wydzielinowego drogą przesycania i starzenia. Również miedź stwarza taką możliwość, z tym że pogarsza ona odporność na korozję. Dodatek do 1% niklu poprawia odporność korozyjną stopu, a dodatek ok. 0,5% manganu zmniejsza szkodliwy wpływ domieszki żelaza w stopie aluminium.

4. Podać jak zawartość miedzi w stopach Al - Cu wpływa na strukturę, technologię przeróbki i zastosowanie.

Układ równowagi fazowej Al. - Cu do 55% Cu

Stopy aluminium z miedzią (do ok. 5% Cu) są typowymi stopami nadającymi się do odróbki cieplnej, zwanej utwardzaniem wydzielinowym. Od strony aluminium występuje roztwór stały ω o ograniczonej rozpuszczalności, która w temperaturze eutektycznej 548°C wynosi 5,7% Cu. Eutektyka zawierająca 33% Cu składa się z roztworu ω i fazy międzymetalicznej CuAl₂ (Θ).

Podstawą obróbki cieplnej jest linia solvus. W miarę obniżania temperatury rozpuszczalność miedzi maleje i w temperaturze 300°C wynosi 0,5%, a przy 200°C 0,1%. Wykorzystując tą wiedzę można dokonać utwardzenia dyspresyjnego stopu. Utwardzenie to na przykładzie stopu zawierającego 4% Cu polega na nagrzaniu do temperatury wyższej od linii solvus (poniżej 548°C), uzyskując w ten sposób jednorodny roztwór stały ω. Szybkie chłodzenie takiego roztworu (przesycanie) nie zmienia jego struktury, lecz powoduje, że staje się on nietrwały, gdyż zawiera więcej rozpuszczonej miedzi niż wynosi granica rozpuszczalności w temperaturze otoczenia. Stop taki dąży do osiągnięcia stanu równowagi poprzez wydzielenia nadmiaru rozpuszczonej miedzi. Proces ten przebiega samorzutni (jest to starzenie). Podgrzewanie przesyconego stopu (starzenie przyspieszone) powoduje szybsze wydzielenie się drugiej fazy Θ'' i Θ' zamiast stref G-P co powoduje spadek umocnienia. Przy długim przetrzymaniu stopu w temp wyższej od 200°C następuje przestarzenie stopu czyli wydzielenie się fazy równowagi Θ (CuAl₂). Odróbka taka dla stopu AlCu4, mającego R_m = 200MPa, może dać po starzeniu naturalnym nawet R_m = 400MPa.

Krzywe umocnienia w zależności od temp. i czasu

Zastosowanie:

• AlCu4Mg2 (PA7) - silniki, obciążone elementy samolotów i pojazdów; blachy, pręty, rury, drut, kształtowniki; do utwardzania wydzielinowego.

• AlCu4SiMn (PA33) - odkuwki matrycowe do konstrukcji lotniczych: utwardzany wydzielinowo; obciążone części.

• AlCu4Mg0,5 (PA21) - drut na nity; utwardzony wydzielinowo - stosowany w budowie samolotów i silników.

5. Ocenić rodzaj materiału z którego zrobiono elementy 1 i 2.

Element 1 - silumin modyfikowany,

Element 2 - silumin nadeutektyczny niemodyfikowany.

---