Magneziu si aliajele de magneziu. Zincul si aliajele de zinc

Magneziu si aliajele de magneziu. Zincul si aliajele de zinc .

Magneziul este un metal mai usor decat Al ( g=1,74 g/cm³ ), cristalizeaza in sistemul hexagonal si se gaseste in cantitati mari mai ales in apa de mare. Magneziul are o structura poliedrica dupa recoacere ( figura 1. ) si daca-i deformat plastic cu grad mai mic are o structura poliedrica cu macle. Aliajele pe baza de Mg capata o importanta din ce in ce mai mare in industria aeronautica, navala, chimica, radiofonica etc. Au greutate specifica mai mica decat aliajele pe baza de Al, modulul de elasticitate mic, o rezistenta buna la soc si o prelucrabilitate buna prin aschiere.

Inconvenientele principale constau in rezistenta mica la coroziune si dificultati la elaborare datorita aviditatii mari a Mg fata de oxigen. Categoriile principale de aliaje sunt :

-magneziu-aluminiu, pana la 10% Al ;

-magneziu-siliciu, pana la 1,5% Si ;

-magneziu-mangan, pana la 2% Mn .

Figura 1. Magneziu recopt. MOx250

Se mai utilizeaza ca elemente de aliere : Ag, Bi, Cu, Zr, Cd.

1. Aliaje magneziu aluminiu .

Magneziu dizolva pana la 12,6% Al la temperatura de 709^oK, formand o solutie solida a ( figura 2. ) .

Cu scaderea temperaturii scade solubilitatea, separandu-se drept faza secundara, compusul intermetalic Al₂Mg₃ ( g ( figura 3. ). Aliajele tehnice au pana la 10% Al si ar trebui sa prezinte in structura doar solutie a si precipitari de g

Figura 3. Aliaj Mg-Al cu Figura 4. Aliaj Mg-Al

6% Al turnat si deformat. MOx500. turnat. MOx500 .

Figura 5. Aliaj Mg-Al forjat Figura 6. Aliaj Mg-Si turnat

si recopt. MOx500  in forma temporara. MOx500

Intru-cat viteza de fuziune este foarte mica apare amestec eutectic, ce-i drept, denaturat, chiar la concentratii uzuale de Al. Faza g este mult mai dura decat a si poate fi evidentiata la microscop fara atac ( figura 4. ). Prin incalzire la 670.720^oK, g trece in solutie solida a

Ulterior la o racire lenta precipita g sub forma lamelara, formandu-se o structura asemanatoare perlitei din oteluri ( figura 5. ). Aceste aliaje li se adauga cantitati mici de Zn si Mn. Se utilizeaza pentru piese utilizate la oboseala, de exemplu, carcase de motoare.

2. Aliajele magneziu-siliciu .

Magneziu formeaza cu siliciu un compus Mg₂Si. Compusul nu se dizolva in Mg, formeaza un eutectic la 1,4% Si. Turnat in forme de turnatorie, aliajul prezinta o structura denaturata ( figura 6 ), cristale de compus Mg₂Si in masa de Mg.

Figura 7. Aliaj Mg-Si turnat

in cochilie. MOx500 .

Daca turnarea se face in cochilie, compusul apare mult mai fin (figura 7. ).

Aliajul eutectic este utilizat mai ales pentru armaturi, deoarece are o etanseitate foarte buna fata gazele si lichidele sub presiune.

3. Aliajele magneziu mangan .

Magneziu formeaza cu manganul un compus MgMn si totodata dizolva maxim 2,45% Mn la 924^oK, formand solutia solida a ( figura 8. ). Manganul influenteaza discret proprietatile mecanice, dar influenteaza avantajos rezistenta

la coroziune si sudabilitatea si rezistenta in sensul ca favorizeaza eliminarea Fe  ( daunator ) din topitura.

La racire rapida cristalele de MgMn se separa sub forma de ace ( lamele ) in interiorul grauntilor ( figura 9. ), iar la racire lenta, sub forma de globule neregulate, grosolane, inconjurate de precipitari mai fine ( figura 10. ). Aliajele MgMn se prelucreaza in tevi, bare, profile aproape numai prin extrudare si se utilizeaza pentru carcase, rezervoare de combustibil, armaturi.

4. Zincul si aliajele de zinc .

Zincul cristalizeaza in sistemul hexagonal si in stare laminata si recoapta are o duritate de 30.35 HB, o rezistenta la rupere de 12.16 daN/mm² si o alungire relativa mare de 35.. 45 %. Datorita sistemului de cristalizare, alunecarea se produce greu, doar de-a lungul planului ( 0001 ) si zincul tehnic policristalin ca de altfel nu pot fi prelucrate prin deformare plastica decat la cald. Structura Zn deformat prezinta numeroase macle ( figura 11. ).

Se precizeaza ca in timpul deformarii Zn, spre deosebire de alte materiale metalice, nu se ecruizeaza. Topit in creuzete din aliaje feroase, Zn dizolva Fe formand compusul intermetalic FeZn₁₀, care apare in structura Zn sub forma de cristale cu muchii ascutite sau de schelet. Principalele aliaje sunt Zn-Al si Zn-Cu cu continuturi mici de Mg ( 0,02.0,05 % ), pentru evitarea coroziunii selective datorata impuritatilor

Figura 10. Aliaj de Mg-Mn turnat

si racit lent. MOx500 .

4. 1. Aliaje Zn-Al .

Prezenta Al in Zn evita dizolvarea Fe, astfel incat aceste aliaje pot fi elaborate Si in creuzete de fonta. Aluminiu mareste proprietatile mecanice indeosebi la aliajele presate, atat rezistenta la rupere cat si indicii de plasticitate. Se utilizeaza aliajele cu pana la 25% Al a caror structura difera foarte mult, functie de concentratie, lucru explicabil ( v. diagrama de echilibru Zn-Al ). In figurile 12. si 13. se redau structurile diferitelor aliaje Zn-Al. Datorita transformarilor in stare solida care decurg foarte lent la temperaturi joase, aliajele Zn-Al prezinta modificari volumetrice considerabile, in timp. Pentru stabilizarea structurala se aplica o imbatranire artificiala ( 10 zile la 368^oK ) .

Figura 12. Aliaj Zn-Al Figura 13. Aliaj Zn-Al

cu 1% Al. MOx100 .  cu 15% Al. MOx100

4. 2. Aliaje Zn-Cu .

Se utilizeaza in special pentru producerea profilelor si pieselor presate la cald si au o stabilitate dimensionala buna. Un aliaj cu 4% Cu si 0,2% Al prezinta in stare turnata o structura formata din cristale diedrice de solutie solida e intr-o matrice de faza h ( figura 14. ), iar in stare presata cristalele e sunt intinse in directia de deformare ( figura 15. ). La continuturi mai mari de 10% Cu, aliajele sunt usor prelucrabile prin aschiere si au o comportare buna la oboseala.

Fig 14. Aliaj Zn-Cu cu 4% Fig 14. Aliaj Zn-Cu cu 4%

Cu turnat in cochilie. MOx100.  Cu deformat. MOx100 .

4. 3. Aliaje Zn-Al-Cu .

Cuprul introdus in aliajele Zn-Al le mareste rezistenta la rupere, duritatea si rezistenta la coroziune. Continuturi de Cu pana la 0,7% nu provoaca modificari dimensionale, peste aceasta concentratie apare compusul CuZn₃ care prin precipitare cauzeaza variatii de dimensiuni.

Un aliaj larg intrebuintat este aliajul cu 4% Al si 0,1% Cu, cu buna rezistenta mecanica si la coroziune si o buna stabilitate. Structura este formata din trei solutii ternale h b si e care formeaza la 645^oK si 89,1% Zn + 7,05% Al +3,85% Cu un eutectic ternal. Structura variaza mult in functie de conditiile de prelucrare.