Aluminiu

1- SISTEME DE ALIAJE NEFEROASE

1.1- Aliaje cu baza de aluminiu

1.1.1- Clasificarea aliajelor de aluminiu

Aluminiul datorita activitatii sale chimice mari, se gaseste în natura numai sub forma de compusi- Împreuna cu oxigenul si siliciul formeaza 82,58% din scoarta terestra, fiind concentrat în special în apropierea suprafetei sale-

Aluminiul se extrage in prezent prin electroliza aluminei dizolvata in criolita topita- Alumina in calitate de materie prima pentru diferite domenii ale tehnicii si în special pentru electroliza trebuie sa îndeplineasca o serie de conditii care vor fi luate în considerare la adaptarea tehnologiilor pentru extragerea ei-

Procedeele utilizate la extragerea aluminiului din minereuri sunt grupate in patru mari categorii: alcaline, acide, combinate si electrotermice- Numarul mare de procedee studiate pentru obtinerea aluminei si varietatea lor se explica în primul rând prin existenta diferitelor tipuri de minereuri si în al doilea rând prin continutul mai mare sau mai mic de impuritati de o anumita categorie-

Principalele proprietati fizico-mecanice ale aluminiului elementar sunt: numar atomic 13, masa atomica 26,9815- În stratul exterior al atomului se gasesc trei electroni de valenta doi pe orbitalul 3s si unul pe orbitalul 3p care este mai slab legat de atomii de aluminiu-

Aluminiul cristalizeaza in sistemul cubic cu fete centrate, cu urmatoarele caracteristici principale:

- raza atomica 1,4286A;

- raza ionica 0,8598A;

- distanta interatomica 2,8630A.

Pentru aluminiu s-a stabilit existenta a trei izotopi radioactivi cu numerele de masa 26,28 si 29 cu perioadele de înjumatatire 2,3 min- si 6,7 min- Densitatea aluminiului solid cât si al celui topit scade odata cu cresterea gradului de puritate, fiind de 2,705 g/cm3 la 200C pentru aluminiu 99,5%-

Aluminiul fierbe la temperatura de 2056ºC, se topeste la 660,240ºC, iar tensiunea de vapori se poate calcula cu relatia: log p= -141,90/T+8,98 Rezistivitatea aluminiului foarte pur (99,999%) în stare recoapta este de 2,63 la 20ºC; ea scade in prezenta elementelor însotitoare care distorsioneaza reteaua cristalina si frâneaza deplasarea electronilor-

Cele mai importante proprietati tehnologice ale aluminiului sunt:

- temperatura de turnare : 710 730ºC;

- temperatura de prelucrare la cald : 350 450ºC;

- temperatura de recoacere : 370 400ºC;

- temperatura de revenire : 150ºC;

- temperatura începutului de recristalizare : 150ºC;

- contractia la turnare : 1,7%;

- deformarea admisibila : 75 95%-

În sistemul periodic al elementelor aluminiul se gaseste sub Bor, datorita acestui fapt proprietatile sale mecanice sunt mai net exprimate iar in ce priveste activitatea chimica, aluminiul este mai putin activ decât borul- Este caracteristica proprietatea aluminiului de a forma oxizi amfoteri în timp ce borul formeaza numai oxizi acizi-

Aluminiul, având afinitate mare fata de oxigen în aer, chiar la temperatura obisnuita, se acopera cu usurinta cu un strat de oxid, care protejeaza metalul de o oxidare ulterioara- Procesul de oxidare a aluminiului se intensifica cu cresterea temperaturii si depinde de natura si concentratia elementelor însotitoare-

Aluminiul reduce majoritatea oxizilor metalici, se combina energic cu halogenii iar la temperatura înalta se combina cu sulful, azotul, carbonul, fosforul- In intervalul de temperatura 0 100ºC, apa nu ataca aluminiul, are loc numai la cresterea grosimii stratului de oxid- Deasupra stratului natural de alumina anhidra se formeaza un strat de Al2O3 H.2O cristalizat-

Aluminiul protejat de stratul de alumina este putin atacat de acidul azotic, dar se dizolva cu usurinta în acid clorhidric la fel si în baze- Acidul clorhidric este dizolvantul normal al aluminiului-

Aluminiul impurificat cu fier, cupru sau siliciu are rezistenta la coroziune mai mica în solutii de acid clorhidric- Actiunea acidului sulfuric, fiind direct proportionala cu concentratiile solutiilor si cu cresterea gradului de impurificare al aluminiului-

Aluminiul este foarte putin corodat în solutii de acid azotic diluate- Procesul se intensifica odata cu cresterea concentratiei atingând valoarea maxima pentru o solutie de 310 g/l HNO3, ca în cazul acidului fumans- Aluminiul si aliajele sale au o pondere din ce în ce mai mare în categoria materialelor multifunctionale, datorita urmatoarelor considerente:

- raport mare dintre rezistenta mecanica la rupere si densitate (Rm/.);

- rezistenta ridicata la coroziune;

- conductivitate termica si electrica remarcabile-

La fabricarea pieselor, subansamblelor, componentelor instalatiilor din energetica nucleara, aeronautica si industria de transporturi se folosesc din ce în ce mai mult aliaje usoare din sistemele ternare de turnatorie si deformabile-

Utilizarea pe scara larga a materialelor multifunctionale pe baza de aluminiu este legata de îmbunatatirea performantelor acestor aliaje prin microadaosuri de elemente ca Sr, B si Ti, înainte de turnare, care asigura realizarea unor deziderate importante ca:

- îmbunatatirea sensibila a microstructurii prin distributia uniforma a fazelor, micsorarea si uniformizarea dimensiunii medii a grauntilor si a fazei de siliciu din eutectic, obtinându-se astfel materiale compacte si izotrope;