Proprietăți și caracteristici ale aluminiului

1. Proprietati fizice si caracteristicile mecanice

Proprietatile fizice si caracteristicile mecanice ale diferitelor sorturi de aluminiu sunt influentate de prezenta impuritatilor. Cele mai frecvente impuritati din aluminiu sunt fierul si siliciul, elemente care se pot gasi pana la 0,5-0,6% fiecare.

Fierul este practic insolubil in aluminiu, formand cu acesta eutecticul Al-Al3Fe care contine doar 7% Al3Fe (1,7%Fe). Ca urmare aluminiul impurificat cu fier prezinta un aspect microscopic format din cristale poliedrice de aluminiu si precipitate aciculare de Al3Fe. Eutecticul din sistemul Al-Si se formeaza la 11,7% Si Si este alcatuit din solutie solida α si siliciu. Daca in acelasi timp sunt prezente simultan fierul si siliciul, se formeaza doua faze noi: faza α(Fe3SiAl3) si faza β (FeSiAl5), care nu exista in aliaje binare. Acesti compusi, situati in mod obisnuit la limitele cristalelor de aluminiu micsoreaza mult plasticitatea acestuia.

Aluminiul se caracterizeaza prin plasticitate foarte mare, rezistenta mecanica mica, conductibilitate electrica si termica ridicata si rezistenta mare la coroziune in aer, apa si acizi organici.

Principalele proprietati ale aluminiului care influenteaza defavorabil sudabilitatea sunt:

-conductibilitatea termica ridicata; deci si temperatura de topire a aluminiului este redusa (650 grade C) totusii, datorita conductibilitatiieste necesara si preanclzirea intregii piese la temperaturii ridicate;

-coeficientul mare de dilatare al aluminiului care determina probucerea de tensiunii permanente si deformatii mari;

-la incalzire, aluminiul nu-si schimba culoarea din care cauza la sudare nu se poate aprecia vizual gradul de incalzire; difilcultatea se mareste, deoarece aluminiul se topeste in mod brusc;

-fragilitatea aluminiului la temperaturi inalte; deformarea si fisurarea peretilor se preantampina prin fixarea piesei pe suporturi cat mai exact;

-iin stare lichida, aluminiul absoarbe cu avilitate oxigenul, reduce rezistenta imbinarii;

-oxidul de aluminiu avand punctul de topire ridicat (2050C) formeaza o pojghita solida care impiedica sudarea; indepartarea oxidului se poate realiza pe cale chimica prin utilizarea unor fluxurii carea formeaza cu oxidul o zgura usor fluzibila si care protejeaza metalul topit.

2. Aliaje pe baza de aluminiu

Principalele elemente de aliere ale aluminiului sunt Cu, Mg si Zn, la care se adauga MN, Ni, Cr, Fe, alierea avand ca principiu si imbunatatirea caracteristicilor de rezistenta mecanice ale acestuia.

Cele mai raspandite si utilizate aliaje sunt aliajele din sistemele Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Mn, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg-Cu.

Clasificarea aliajelor pe baza de aluminiu

Aliaje pe baza de aluminiu se impart in:

1) aliaje deformabile;

- deformabile nedurificabile prin tratament termic

- aliaje deformabile durificabile prin tratament termic

2) aliaje pentru turnatorie;

3) aliaje obtinute prin metalurgia pulberilor.

3. Aliaje de aluminiu deformabile, nedurificabile prin tratament termic

In aceasta categorie sunt cuprinse aliajele din sistemele Al-Mg, Al-Mn, Al-Mg-Mn, Al-Mn-Cu, Al-Ni-Fe, Al-Sn-Ni-Cu.

Aliajele Al-Mg ce contin mai mult de 1,4% Mg au in alcatuire structurala solutie solida α si compusul Al8Mg5. Aliajele deformabile contin pana la 7% Mg; dintre acestea, cele ce contin pana la 5% Mg nu se durifica prin tratament termic, iar cele ce contin peste 5% Mg pot fi durificate prin tratament termic insa efectul durificarii este foarte mic. Avand in vedere faptul ca aliajele din acest sistem contin o serie de impuritati, structura lor este alcatuita din solutie solida, compusul Al8Mg5 si alte faze intermediare, care se dispun de obicei la limitele grauntilor de solutie solida.

Aliajele Al-Mg au o rezistenta mecanica ridicata asociata cu o buna plasticitate, ele putandu-se deforma plastic la rece foarte usor, au rezistenta la coroziune ridicata si o buna sudabilitate. Proprietatile mecanice si caracteristicile tehnologice ale aliajelor Al-Mg pot fi modificate prin alierea, cu diferite elemente ca: Ti, B, Mn, Cr, Cu, Fe, Zr, Be, Li. Titanul si borul actioneaza asupra marimii de graunte finisand granulatia, manganul si cromul maresc rezistenta mecanica si rezistenta la coroziune, siliciul mareste fluiditatea, cuprul impiedica susceptibilitatea la coroziune pitting, fierul si zirconiul maresc temperatura de recristalizare, beriliu si litiu reduc gradul de oxidare al magneziului la elaborare.

Aliajele Al-Mg avand rezistenta mecanica ridicata in comparatie cu aluminiul au o larga utilizare in constructii metalice, in industria constructoare de masini, in transporturi, in aviatie si in industria de armament.

Aliajele Al-Mn contin de obicei 1-1,7% Mn. Deoarece solubilitatea compusului Al6Mn in aluminiu este variabila cu temperatura, teoretic aceste aliaje pot fi durificate prin tratament termic. Aliajele Al-Mn au aceleasi utilizari ca si aliejele Al-Mg. Aliajele deformabile nedurificabile, prin tratament termic din sistemul Al-Mn-Mg contin pana la 3% Mg si 1-1,5% Mn; sunt caracterizate prin rezistenta mecanica ridicata, plasticitate buna, rezistenta la coroziune mare si sunt usor sudabile.

Aliajele deformabile nedurificabile prin tratament termic din sistemul Al-Ni-Fe contin circa 1% Ni si 0,6% Fe; au rezistenta buna la coroziune, in apa la temperaturi si presiuni ridicate si sunt utilizate in energetica nucleara.

Aliajele deformebile nedurificabile structural din sistemul Al-Sn-Ni-Cu au proprietati antifrictiune foarte bune fiind utilizate la confectionarea lagarelor in industria automobilelor.