Materiale Metalice 2 - sim.utcluj.ro€¦ · MATERIALE METALICE II ALUMINIUL . ALUMINIUL - Al...
Transcript of Materiale Metalice 2 - sim.utcluj.ro€¦ · MATERIALE METALICE II ALUMINIUL . ALUMINIUL - Al...
-
MATERIALE METALICE IIALUMINIUL
-
ALUMINIUL- Al treilea element ca raspandire (dupa O si Si)- Cel mai utilizat metal dupa Fe
- Extractie: din compusi (bauxita), in final electrolitic
Ex. Metoda Bayer: bauxita >>> (rafinare) alumina
-
ALUMINIUL – Metoda Bayer
-
electroliza ignee: Al [catod] + O [anod, reactie cu C]electrolit: Na3AlF6
ALUMINIUL – Metoda Hall -Héroult
-
ALUMINIUL - Productie
-
ALUMINIUL - Productie
-
ALUMINIUL - Productie
-
ALUMINIUL - Productie
Produse: table, folii 50.9%; lingouri 19.4%; profile extrudate, tevi 16.7%; altele (conductori, fire, pulberi) 13%
-
ALUMINIULMetal usor – ρ = 2.7 x 103 kg/m3, grupa III
Ttopire = 660˚C, c.f.c. (a = 0.404 nm) fara transformari alotropice >>> f. ductil
Clase de puritate:- puritate tehnica (0.15 – 1% impuritati): pentru pulberi, materii
prime, piese deformate (inclusiv conductori)- inalta puritate (0.005 – 0.05% impuritati): pentru armaturi de
condensator- extrapur (max. 0.001% impuritati): pentru tehnica nucleara, …
Proprietati mecanice:E = 66 - 69 GPa; Rm = 50-180 MPa
(in functie de grad de ecruisare si continut de impuritati)
-
ALUMINIUL – Modulul de elasticitate
Maserati A6GCS/53 Pinin Farina
Sasiu tubular din otel (E = 210 GPa)
-
ALUMINIUL – Modulul de elasticitate
-
ALUMINIUL
Proprietati la temperatura ambianta
Puritate[%]
Stare Proprietati mecanice
Rm[MPa]
Rp0.2[MPa]
A[%]
HB
99.997 Recopt 50 20 60 14
Ecruisat dur
130 90 10 43
99.3 Recopt 80 40 42 20
Ecruisat dur
180 150 5 47
-
ALUMINIUL
Proprietati le rece, 99.5%Al
Stare T [˚C]
Caracteristici mecaniceRm [MPa]
Rp0.2 [MPa]
A[%]
Recopt 20 70 12.5 40-138 95 20 46-196 160 25 50
Ecruisat dur
20 80 75 22-138 110 80 32-196 165 100 43
-
ALUMINIUL
Proprietati la cald, 99.5%Al
T[˚C]
Rm[MPa]
Rp0.2[MPa]
A[%]
150 60 30 55250 30 15 75350 15 7 85
-
ALUMINIULProprietati electriceρ0 = 2.3 – 2.5 µΩ x cm (recopt, mare puritate); ecruisare: crestere mare a ρel
>>> recoacere de recristalizare (300˚C)coef. crestere cu temperatura: a = 4 x 10-3 intre 0 – 100˚Cla temperaturi joase: Rt = Rrezidual + Rideal ; Rideal = K T α (Al: α = 3)Rrezidual: depinde de impuritati (Fe, Si – influenta mica)
Daca Fe / Si = 2-3 >>> ρ nu se modifica
Puritate ρ [µΩ m] ρ273/ρ4.24.2 K 20.4 K 273 K
99.8% 8.7 9.4 246 28.399.999% 0.11 0.23 230 2210
-
ALUMINIULProprietati termiceConductivitatetermica: λ = 234 W / mK (Ag: 419, Cu: 394)Coef. dilatare termica: αAl = 23.8 x 10-6 ˚C-1
(αCu = 16.47 x 10-6 ˚C-1)
-
ALUMINIUL – Rezistenta la coroziuneAfinitate mare fata de oxigen; formeaza oxizi amfoteri In atmosfera: protejat complet de pelicula oxidica
aderenta/ impermeabila/ stabila chimic; aprox. 10 nm grosime
Mg si Si dizolvate: accelereaza oxidarea / scad aderenta stratului >>> puncte de activare a coroziunii
Rezista: atmosfere corozive, acizi organici, apa (si de mare), H2SO4 fumans !!!
-
ALUMINIUL – Rezistenta la coroziune
Intre 0-100˚C nu se corodeaza in apa (se formeaza pelicula de boehmit = Al2O3 x H2O)
Peste 100˚C grosimea boehmit-ului creste >>> exfoliere (+ intergranular)
Adaos 0.5%Fe + 0.5%Ni >>> rezista in vapori de apa pana la 350˚C
Imbunatatire: anodizare (eloxare) – creste si rezistenta la uzare
ATENTIE: cuplu electrolitic cu alte metale!!!
-
ALUMINIUL – Eloxarea
-
Al / Oţel
ALUMINIUL – Lipirea pentru evitarea coroziunii electrochimice
-
ALUMINIULProprietati tehnologiceSe deformeaza usor: 75-95% reducere de sectiune
Aschiere grea (depuneri pe cutit) >>> unghi negativ de ascutire
Se lustruieste bine
Tturnare = 710-730˚C; tcritic recristalizare = 150˚C (pt. Al de mare puritate: 60˚C; Al extrapur: t. ambianta)
Contractie turnare: 1.7%Dilatare topire: 6.5%
-
ALUMINIUL
Impuritati – de neinlaturat Fe, Si (bauxita)
Fe : insolubil, formeaza eutectic degenerat Al + Al3Fe
(intergranular, fragilizeaza)
Pt. eliminarea efectului negativ al Fe: racirea rapida la turnare; introd. Mn, Cr, Ti, Co
-
ALUMINIUL
Si: nu formeaza singur compusi Si + Fe – compusi ternari: Al12Fe3Si („litere chinezesti”), tetragonal;Al9Fe2Si2, ortorombic, acicular / tabular
+ solutie solida
-
ALUMINIUL
O: oxizi Al2O3 (alumina), foarte stabil >>> nu se oxideaza suplimentar in O pur
Al2O, AlO
H: provoaca porozitatea pieselor turnate (absorbtie in baia topita)
2Al + 3H2O(vapori) → Al2O3 + 3H2 ; 3H2→ 6H
Solubilitate mica in solid (impiedicat de stratul oxidic); crescuta de Mn, Ni, Mg
Solubilitate mult crescuta in lichid
ATENTIE: elaborarea in vid!!!
-
ALUMINIUL
Utilizare tehnica (nu aliat)
- placare pe aliaje mai putin rezistente la coroziune (duralumin)
- industria chimica- cabluri electrice, folii,…- armaturi condensator, oglinzi telescop, vase,…
-
ALIAJE DE ALUMINIU PLACATE PRIN DIFUZIE
-
Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) - China