HLINÍK a jeho slitiny

1

HLINÍK – aluminium Al

     Al je stříbrobílý, lehký a tvárný kov, dobrý vodič elektrického proudu (asi 60 % vodivosti Cu) a tepla. Tm = 660 °C, ρ = 2698 kg/m 3 Al je nejrozšířenější kov v zemské kůře a spotřebou druhý nejvýznamnější po Fe Mechanické vlastnosti hliníku jsou poměrně nízké (v měkkém stavu Rm = 60 MPa, A = 25 %).

Rekrystalizační teplota je výrazně ovlivněna čistotou. Technický Al má čistotu 99,3 – 99,8.

2

Korozní odolnost Al

• Hliník je na vzduchu stálý, pasivuje. Tvoří se ochranná vrstvička Al 2 O nebo oxidačním roztokům solí a koncentrované kyselině dusičné. a neodolává silnějším zásadám.

3 . Odolává dobře mořské vodě, neutrálním Částečně se rozpouští v kyselině sírové 3

Použití Al

• Všude tam, kde není na závadu nízká pevnost a lze využít dobré elektrické i tepelné vodivosti, nízké měrné hmotnosti, značné odolnosti proti korozi, dobré odrazivosti světelných paprsků.

• Vyrábí se řada polotovarů – zvláštní význam fólie o tloušťce pod 0,1 mm.

4

Použití hliníku 

strojírenství

(odlitky, konstrukční součástky, různé profily, atd.) •

Stavebnictví

(fasádní profily, profily pro výrobu dveří a oken) •

Potravinářský průmysl

(obalový materiál alobal) •

Elektrotechnika

dráty) •

Letecký průmysl

bázi Al-Li (kabely, (slitiny na 5

automobilový průmysl

(části motorů, profily pro výplně dveří, pouzdra tlumičů, atd.) http://www.auto-revue.cz/Automobilka http://www.porschecars.wz.cz/zajimavost/interiery 6

7

Slévárenské slitiny Al

 Jsou určeny k výrobě tvarových odlitků litím do písku, do kovových forem nebo tlakově  Mechanické hodnoty odlitků značně závisí na způsobu odlévání, max. pevnost bývá asi 250 MPa  Hlavním přísadovým prvkem je Si 8

Slévárenské slitiny Al



Slitiny typu Al-Si

-

siluminy

patří k nejvýznamnějším slitinám. Nejlepší slévárenské vlastnosti mají siluminy s eutektickým složením (cca 12 % Si). Jsou dobře odolné proti korozi, avšak pro tvarově složité odlitky se používají zřídka. Většinou se používají pevnější siluminy speciální.

 Největší vliv na zvýšení pevnosti mají přísady Mg a Cu. Tyto slitiny lze vytvrzovat.

9

Slévárenské slitiny Al



Cu

,

Ni

, popř. některé další prvky - dostáváme slitiny, které mají příznivé vlastnosti za vysokých teplot, tyto slitiny se vyznačují zvlášť nízkou teplotní roztažností a dobrými kluznými vlastnostmi, které se zlepšují s rostoucím obsahem křemíku ve slitině 

Slitiny Al-Mg Zn

– mají nejvyšší měrnou pevnost a rázovou houževnatost, lepší obrobitelnost, mají horší slévárenské vlastnosti, větší pórovitost snížené těsnosti odlitku, přísada

Si

zlepšuje zabíhavost, zvyšuje hustotu odlitků, s přísadou mají slitiny lepší odolnost proti korozi 10

Tvářené slitiny Al

 Mají obsah legujících prvků obvykle v rozsahu tuhého roztoku, většina slitin je tedy poměrně málo legována, obsah legujících prvků zpravidla nepřekročí 10%.  Slitiny

Al-Mg

– tyto slitiny se nevytvrzují, protože i při velmi rychlém ochlazení se dosáhne malého stupně přesycení a při stárnutí se pevnost jen málo zvýší, tyto slitiny mají výbornou odolnost proti korozi, zejména v mořské vodě a jsou významným konstrukčním materiálem i ve strojírenství a chemii 11

Tvářené slitiny Al



Al-Mn

zvyšuje pevnost, tvárnost i odolnost proti korozi, slitiny tohoto složení se používají náhradou za čistý hliník tam, kde jsou požadavky vyšší pevnosti i dobré chemické odolnosti  Slitiny

Al-Mg-Si

na rozdíl od slitin

Al-Mg

je lze vytvrdit, jsou dobře tvárné a svařitelné, mají dobrou korozní odolnost a schopnost povrchových úprav, používají se zejména v letectví a stavebnictví 12

Tvářené slitiny Al

   Slitiny

Al-Cu-Mg – duraly

pevnosti po vytvrzení, jejich předností je přirozené stárnutí, nevýhodou je malá odolnost proti korozi dosahují značné

Ni

ve slitinách zvyšuje pevnost, zejména i za zvýšených teplot, obsah bývá 1 až 2 % v kombinaci s

Cu

, popř

Mg

, tvoří slitiny používané na výkovky pracující za tepla Slitiny

Al-Zn-Mg-Cu

– jsou to nejpevnější slitiny hliníku, mají velmi dobré mechanické vlastnosti i ve svarech a dobrou stálost na vzduchu, nedostatkem je sklon ke korozi pod napětím, nižší lomová houževnatost a vyšší vrubová citlivost než u duralů. (slitina AlZn6Mg2Cu po TZ až 580 MPa).

13

Tvářené slitiny Al

 Slitiny

Al-Li

– Li je vysoce reaktivní prvek, snadno oxidující na vzduchu, proto jsou tyto slitiny taveny a odlévány v ochranné atmosféře argonu nebo ve vakuu, hlavní přínos spočívá v jejich o 5 až 10 procent nižší hmotnosti a zvýšeném modulupružnosti v tahu, pevnost v tahu je srovnatelná s pevností duralů. Bývají komplexně legované dalšími prvky.

14

Tvářené slitiny Al

15

16

Tepelné zpracování vytvrzování

• Účelem tepelného zpracování je získat určitý nerovnovážný stav struktury, který zajišťuje požadované vlastnosti výrobku. • Vytvrzovat se dají pouze slitiny s chemickým složením pod segregační čarou.

17

Vytvrzování

 Skládá se a) b) c) rozpouštěcího žíhání rychlého ochlazení stárnutí a) Tímto pojmem rozumíme ohřev a dostatečnou výdrž na takové teplotě, při které dojde k maximálnímu převedení přísady do tuhého roztoku hliníku. Při homogenizačním ohřevu nesmí dojít k překročení teploty solidu, aby nedošlo k natavení hranic zrn slitiny. V takovém případě dochází k degradaci mechanických vlastností materiálu. 18

Vytvrzování

b) Rychlé ochlazení

 Provádí se nejčastěji do vody. Cílem je vznik přesyceného tuhého roztoku při teplotě okolí, u kterého je obsah rozpuštěné příměsi vyšší než odpovídá její rovnovážné rozpustnosti při dané teplotě. Veškerá manipulace se slitinou se musí provádět co nejrychleji, aby nedocházelo k částečnému rozpadu tuhého roztoku. U masivnějších součástí, kde hrozí nebezpečí deformací se používají jiná, méně razantnější ochlazovací média. Po rychlém ochlazení je slitina měkká, dobře tvárná.

19

Vytvrzování

c) Stárnutí

 Přesycený tuhý roztok je termodynamicky nestabilní, dochází k jeho rozpadu. U některých slitin dochází k rozpadu přesyceného tuhého roztoku již při teplotě okolí - pochod označujeme jako

přirozené

stárnutí

. Při umělém stárnutí se proces urychlí ohřevem.

 Při delší výdrži na teplotě stárnutí dochází k nežádoucímu hrubnutí rovnovážného precipitátu, klesá tvrdost. Toto stádium označujeme jako přestárnutí.

20

VOJTĚCH, D.: Kovové materiály. Praha:2006 21

Lithium

• Je nejlehčím kovem vůbec - je dvakrát lehčí ne ž voda. Lehčími prvky jsou už jen vodík a hélium • Lithium je stříbrobílý alkalický kov a hoří červeným plamenem. • lithiové baterie • Lithiové feroelektrické paměti • Výroba těchto materiálů se odehrává dnes často v rozměrech molekul či skupin atomů ( v nanorozměrech – mluví se o nanotechnologiích 22