Aluminiul și aliaje pe bază de aluminiu

ALUMINIUL SI ALIAJE PE BAZA DE ALUMINIU

1. Aluminiul

Aluminiul este un metal usor, densitatea fiind de 2,72 g/cm ; se topeste la 658°C si cristalizeaza in refeua CFC, fara a avea forme alotropice. Prezinta conductivitate termica si electricS ridicata si o buna plasticitate. Are o mare rezistenta la coroziune datorita formarii unei pelicule superficiale foarte subtiri, dar compacte de AI2 O3. Proprietatile sale anticorozive se pot imbunatafi prin oxidare anodica (eloxare) tn urma cSreia se obtine o pelicula compacts, fara defecte. Rezistenta la coroziune se diminueaza insa, odata cu cresterea continutului de impuritati.

Aluminiul pur se utilizeaza in industria electrotehnica, pentru conductori electrici si in industria alimentara sau chimica, sub forma de foite subtiri, ca material de placare pentru protectie anticoroziva.

Spre deosebire de alte metale ce cristalizeaza in refeaua CFC (cuprul), microstructura aluminiului este alcatuita din graunti poliedrici fara macle. Deformarile plastice duc la aparitia liniilor de alunecare si la alungirea grauntilor. Prin ecruisare, rezistenfa la rupere si duritatea cresc relativ putin (Rm = 180 MPa, HB = 45 daN/mm2) fata de valorile lor tn stare recoaptS (Rm = 90 MPa, HB = 25 daN/mm2). De aceea, Tmbunatafirea proprietatilor mecanice se realizeaza in special prin aliere cu elemente care formeaza cu aluminiu fie solufii solide, fie compusi intermetalici.

Aluminiul tehnic se obfine electrolitic si poate confine 0,3...0,5% impuritati, dintre care principale sunt fierul §i siliciul, impuritSfi ce provin din bauxita utilizatS in procesul de eiaborare. Daca aluminiul confine si fier si siliciu, se formeaza compusi intermetalici ternari care mSresc mult fragilitatea materialului. In figura 1. este prezentata microstructura aluminiului tehnic, cu impuritati de fier si siliciu (0,5÷1,0% Fe, 0,5÷1,0% Si, 1% Cu si Zn, Al - rest), turnat, deformat plastic si recopt; struetura este alcatuita din graunti cristalini si separari de compusi intermetalici Fe3 Al si α - AlFeSi la limitele sau in interiorul grauntilor.

Aliajele pe baza de aluminiu se clasifica in: aliaje binare si aliaje complexe, aliaje deformabile si aliaje pentru turnStorie, aliaje care nu se durifica prin tratament termic si aliaje care se durifica prin tratament termic.

Aluminiu ethnic cu impurităţi de fier si siliciu;

atac cu acid florhidric 1% ( 300:1 )

2. Aliaje de aluminiu deformabile

Aliajele de aluminiu deformabile fac parte din sistemele Al - Cu, Al - Mn, Al - Mg, Al - Zn, Al — Si binare sau complex aliate.

2.1. Aliaje care nu se durifica prin tratament termic

Din aceasta grupa fac parte aliaje Al - Mn cu 1,0...1,6% Mn si Al - Mg cu un continut de magneziu mai mic de 7%.

Manganul din aliajele Al - Mn imbunatateste rezistenfa mecanica si la coroziune, micsoreaza temperatura de recristalizare conduce la o struetura fina in piesele ecruisate si recoapte. Cresterea cantitafii de mangan peste limita maxima determina scaderea plasticitatii si marirea fragilitatii prin formarea unor cristale foarte dure de compus Al6 Mn.

Aliajele Al - Mg cu 1,0÷7,0% Mg si 0,1÷0,6% Mn sunt caracterizate printr-o greutate specified inferioara aluminiului, cu o rezistenfa mecanica mai mare si o aschiabilitate mai ridicata; sunt deformabile la rece chiar fi dupa o ecruisare. Sunt utilizate in stare recoapta sau ecruisata sub forma de profile, table, benzi, pentru rezervoare, caroserii etc.

2.2. Aliaje durificabile prin tratament termic

Materialele din aceasta categorie sunt aliaje Al - Cu complexe, care mai contin si magneziu, mangan, eventual nichel sau titan, fier si siliciu ca impuritati (in cantitati sub 0,7% fiecare) si care pot fi durificare prin precipitare (calire de punere in solutie urmata de imbatranire naturala sau artificiala); aceste aliaje (Al - Cu - Mg - Mn) mai sunt cunoscute si sub denumirea de duraluminiu.

In functie de continutul elementelor de aliere, aliajele de tip duraluminiu se impart in trei grupe:

- slab aliate: 2,0÷3,5% Cu, 0,2÷0,5% Mg, 0,2÷0,5% Mn;

- mediu aliate: 3,5÷4,5% Cu, 0,3÷0,8% Mg, 0,3÷0,8% Mn;

- bogat aliate: 4,6÷5,2% Cu, 0,6÷1,8% Mg, 0,6÷1,2% Mn.

Odata cu cresterea gradului de aliere creste rezistenfa mecanica si duritatea, dar scad proprietatile de plasticitate. De aceea, duraluminurile bogat aliate se prelucreaza mult mai greu prin laminare.

Cuprul si magneziul determina rezistenfa duraluminiului care este direct proportionala cu continutul acestor elemente. Aceasta se datoreaza compusilor Al2Cu si Al2CuMg solubili in aluminiu ce provoaca durificarea aliajului prin tratament termic.

Manganul se introduce pentru neutralizarea influenfei negative a fierului fi pentru cresterea rezistenfei de rupere si la coroziune a aliajelor de tip duraluminiu; datorita efectului negativ pe care it are asupra plasticitatii, confinutul de mangan este liminat la 1,2%.