Aluminiul și Aliajele Sale

Abstract:

Materialele compozite:

- componente dispersate reciproc;

- agregate de pulberi presate;

- materiale compuse rezultate prin acoperirea suprafeţelorcu substanţe metalice sau nemetalice;

- materiale stratificate, obţinute prin asamblare succesivă sau simultană.

În cadrul generaţiei de materiale noi care înlocuiesc corespunzător metalele,având în vedere caracteristicile şi perspectivele lor de viitor, o atenţie deosebită se cuvine a fi acordată materialelor compozite, denumite, până nu demult, materiale plastice consolidate.

Materialele compozite sunt primele materiale a căror dispunere structurală internă o concepe omul, nu numai în înlănţuirea lor moleculară, ci conferindu-le rezistenţe favorabile în direcţii preferenţiale.

Ca o definiţie generală, materialele compozite sunt amestecuri de două sau mai multe componente, ale căror proprietăţi se completează reciproc, rezultând un material cu proprietăţi superioare celor specifice fiecărui component în parte.

Astfel, aceste componente vor coopera, deficienţele unora fiind suplinite de calităţile altora, conferind ansamblului proprietăţi pe care nici un component nu le poate avea.

1. PROCEDEE SI TEHNOLOGII PRIMARE DE PRELUCRARE A MATERIALELOR COMPOZITE

1.1.Materiale compozite cu matrice metalica

Matricele metalice s-au folosit din necesitatea de-a obţine compozite care să poată fi utilizate la temperaturi relativ înalte, comparativ cu cele de natură organică.

Metalele prezintă şi alte proprietăţi care le recomandă în calitate de matrice: proprietăţi mecanice bune, conductivitate termică şi electrică mari, rezistenţă mare la aprindere, stabilitate dimensională, capacitate bună de prelucrare, porozitate scăzută.

În schimb, densitatea este relativ mare (1,74...7,0 g/cm3), iar fabricarea compozitelor este uneori mai dificilă.

Principalele metale şi aliaje folosite ca matrice sunt cele pe bază de aluminiu, cupru, magneziu, titan, fier etc.

În cazul matricelor metalice rezistente la temperaturi înalte nu se poate folosi un material complementar organic ci doar unul de natură ceramică sau metalică.

Materialele metalice utilizate în componenţa matricelor se remarcă prin foarte bune proprietăţi tribologice (în special uzuri reduse) şi o bună rezistenţă la impact.

În prezent există două categorii de compozite cu caracteristici funcţionale superioare:

- compozite cu matricea din aluminiu (armată cu particule de carbură de siliciu, până la 15% în volum, obţinută prin turnare în amestecuri de formare fluide); şi

- compozite cu matricea din oţel (ranforsată cu carbură de wolfram, elaborată printr-un procedeu original, materialul aflându-se în stare semifluidă).

Pentru materialele destinate produselor care lucrează la temperaturi sub 450oC se poate utiliza ca matrice metalică aluminiul şi aliajele sale datorită costului relativ scăzut, densităţii mici, conductivităţii termice mari, fluidităţii bune şi prelucrării uşoare.

În vederea îmbunătăţirii comportării aliajelor de aluminiu la temperaturi înalte se recomandă utilizarea titanului ca element de aliere.

Prezenţa acestuia măreşte stabilitatea termică şi influenţează pozitiv caracteristicile structurii primare.

Materialele complementare, utilizate în scopul ranforsării matricei sau pentru inducerea proprietăţilor de autolubrifiere ale materialului compozit, diferă între ele prin natura chimică şi configuraţie.

După configuraţie, materialele complementare se împart în două mari categorii: fibre şi particule, fiecare categorie incluzând numeroase alte tipuri, diferenţiate după mărime, după raportul lungime/diametru şi după compoziţia chimică în secţiunea transversală. Comparativ cu fibrele, particulele sunt mai uşor de realizat şi de înglobat în materialul matricei. În schimb, fibrele sunt de neînlocuit dacă se urmăreşte obţinerea unui compozit cu tenacitate mare.

Fibrele sunt folosite ca elemente de ranforsare, având rolul de a prelua o mare parte din solicitările la care este supus materialul matricei. În funcţie de natura matricei şi de scopul urmărit, fibrele se realizează din substanţe organice, metalice, ceramice sau cupluri de astfel de materiale, de forme şi mărimi diferite.