Aluminium

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
2008-12-08
Własności fizyczne i mechaniczne aluminium
Aluminium ma
liczbę atomową równą 13
, a jego
masa atomowa wynosi 26,9815
. Nie
wykazuje ono odmian alotropowych i krystalizuje w sieci regularnej ściennie centrowanej typu Al
o parametrze 0,40408 nm.
Temperatura topnienia
aluminium wynosi
660,37°C
, a wrzenia
2494°C.
Gęstośćaluminiumwynosi2,6989g/cm
3
w 20°C.
Aluminium w stanie wyżarzonym cechuje się wytrzymałością na rozciąganie wynoszącą R
m
=
70-120 MPa, granicą plastyczności R
e
= 20-40 MPa, wydłużeniem A
11,3
= 30-45% i
przewężeniem Z = 80-95%.
Aluminium
możebyćobrabianeplastycznienazimno
i
nagorąco
. W stanie zgniecionym z
60-80% stopniem gniotu wytrzymałość na rozciąganie R
m
osiąga 140-230 MPa, granica
plastyczności R
e
= 120-180 MPa, twardość 40-60 HB, przy zmniejszonym wydłużeniu A
11,3
=
1,5-3%.
Aluminium cechuje
wysoka przewodność elektryczna
- 37,74 MS/m, stanowiąca ok. 65%
przewodności elektrycznej miedzi, oraz dobra przewodność cieplna. Przewodność elektryczna
ulega
znacznemu zmniejszeniu
wraz
ze zwiększeniem stężenia zanieczyszczeń
i
domieszek
, głównie Fe i Si, a także Cu, Zn i Ti (rys. 10.4).
Pierwiastki te powodują ponadto
obniżenie plastyczności
, lecz
zwiększają własności
wytrzymałościowe
.
Aluminium wykazuje
dużą odporność na korozję
. Na powietrzu pokrywa się cienką warstwą
Al
2
0
3
, chroniącą przed korozją atmosferyczną, działaniem wody, stężonego kwasu azotowego,
licznych kwasów organicznych, a także siarkowodoru.
W celu
polepszenia odporności na korozję
aluminium może być poddane utlenianiu
anodowemu (tzw.
anodowaniu),
tj. elektrolitycznemu procesowi wytwarzania powłoki tlenkowej,
np. w roztworze 10% kwasu siarkowego,
połączonemuzbarwieniempowierzchnimetalu na
różnekolory
.
1
2008-12-08
Rysunek 10.4
Wpływ stężenia domieszek na przewodność elektryczną właściwą aluminium
typu ENAW-A199,99 (wg W.W. Malcewa)
2
2008-12-08
Zastosowanie aluminium
Gatunki
aluminium hutniczego
(o ograniczonej czystości) są stosowane
do produkcji
stopów
oraz
licznych produktów codziennego użytku
,
urządzeń dla przemysłu
spożywczego
, na
niektóre przewody elektryczne
,
wymienniki ciepła
(PN-EN 683-2:2000),
w budownictwie
(PN-EN 508-2:2003), a w postaci folii -
na opakowania artykułów
spożywczych
(PN-EN 546-2:2000).
Aluminium rafinowane
(o wysokiej czystości) jest
stosowane
w elektronice
i
elektrotechnice
(PN-EN 14121:2003 (U)) oraz do budowy
specjalnejaparaturychemicznej
.
W tablicy
10.14
zestawiono główne obszary zastosowania aluminium i jego stopów.
Tablica 10.14
Główne obszary zastosowania aluminium i jego stopów (wg danych P Chevaliera)
3
2008-12-08
Najogólniej - ze względu
na sposób wytwarzania
-
stopy aluminium dzieli się na
:
- do obróbki plastycznej
,
- odlewnicze
.
Niektóre z tych stopów mogą być stosowane zarówno jako odlewnicze jak i przeznaczone
do obróbki plastycznej.
Stopy do obróbki plastycznej zawierają zwykle do ok. 5% pierwiastków stopowych
,
najczęściej Cu, Mg, Mn, niekiedy także Si, Zn, Ni, Cr, Ti lub Li.
Niektóre z tych stopów są
stosowane w stanie zgnie
cionym lub
po wyżarzaniu
rekrystalizującym
, a część jest poddawana
obróbce cieplnej polegającej na utwardzaniu
wydzieleniowym
.
Odkształceniu plastycznemu, przy zachowaniu specjalnych warunków, można także
poddawać stopy aluminium o stężeniu dodatków stopowych większym niż 5%.
Odlewnicze stopy aluminium są przeważnie stopami wieloskładnikowymi o dużym
stężeniu
-
od 5 do 25%
-
pierwiastków stopowych
, głównie Si, Cu, Mg, Zn i Ni lub ich
różnych zestawień.
Charakteryzują się
dobrąlejnością
i często
małymskurczemodlewniczym
.
W stanie lanym można także stosować stopy zawierające mniej niż 5% pierwiastków
stopowych.
4
2008-12-08
Stopy aluminium z krzemem
Aluminium tworzy z krzemem układ z eutektyką, występującą przy stężeniu 12,6% Si, i dwoma
roztworami stałymi granicznymi o rozpuszczalności składników zmniejszającej się wraz z
obniżeniem temperatury. Roztwór a (Si w Al) wykazuje sieć regularną typu Al.
Aluminium w temperaturze eutektycznej rozpuszcza się w Si w bardzo niewielkim stężeniu - ok.
0,07%, a w temperaturze pokojowej nie wykazuje niemal zupełnie rozpuszczalności w Si.
Stopy aluminium z magnezem
Aluminium tworzy z Mg roztwór stały graniczny a o rozpuszczalności zmniejszającej się wraz z
obniżaniem temperatury, krystalizujący w sieci ściennie centrowanej typu Al układu regularnego.
W zakresie stężenia do ok. 35,5% Mg występuje mieszanina eutektyczna roztworu a z
roztworem stałym wtórnym (3 na osnowie fazy elektronowej Al
g
Mg
5
, krystalizującej w sieci
regularnej złożonej.
W stopach przemysłowych Al z Mg stężenie Mg jest zawarte w przedziale od 0,5 do ok. 13%.
Stopy o małym stężeniu Mg wykazują dużą podatność na obróbkę plastyczną, a o dużym
stężeniu - bardzo dobre własności odlewnicze.
Stopy aluminium z miedzią
W układzie podwójnym Al-Cu występują dwa roztwory stałe graniczne oraz 9 roztworów
wtórnych na osnowie faz międzymetalicznych. Niektóre z tych faz i roztworów wtórnych
utworzonych na ich osnowie krystalizują bezpośrednio z cieczy w wyniku reakcji eutektycznej
lub perytektycznej, niektóre zaś powstają w stanie stałym. Eutektyka występuje przy stężeniu
33% Cu i jest złożona z roztworu
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]