Influenta elementelor de aliere si a impuritatilor asupra caracteristicilor mecanice si fizice ale aluminiul

Influenta elementelor de aliere si a impuritatilor asupra caracteristicilor mecanice si fizice ale aluminiul.

Zincul se dizolva in aluminiu, fiind prezent in solutia solida ; el imbunatateste prelucrabilitatea prin aschiere, mareste rezistenta mecanica, mai ales in prezenta magneziului, cuprului, manganului, cromului, argintului, zirconiului, cobaltului etc., insa inrautateste proprietatile de turnare, rezistenta la temperaturi inalte si la coroziune.

Siliciul, formeaza cu aluminiul o solutie solida si un eutectic. Solubilitatea siliciului in aluminiu variaza cu modificarea temperaturii, fiind de 1,65 % la temperatura eutecticului si de 0,05 % la temperatura mediului ambiant. Deci, la orice exces de siliciu va apare in structura aluminiului, la solidificare, siliciu secundar sub forma unor depuneri, la limita grauntilor care provoaca fragilitatea la rece a metalului.

Daca in aluminiu sunt prezenti simultan fierul si siliciul, conform diagramei de echilibru ternar Al-Si-Fe, prezentata in figura 2, pot sa apara faze noi.

Fig. 2. Diagrama de echilibru a sistemuli ternar aluminiu-fier-siliciu, proiectia suprafetei lichidus.

Faza (FeSiAl) care precipita direct din lichid are retea tetragonala si cristalizeaza schematic (litere chinezesti), iar faza (FeSiAl) cristalizeaza in sistemul rombic si se separa sub forma de placute sau tubusoare aciculare.

La continuturi mari de fier si siliciu, in sistem pot sa se formeze si fazele (FeSiAl), respectiv (FeSiAl). Acesti compusi influenteaza puternic plasticitatea aluminiului micsorand-o si facandu-l fragil. Inflenta negativa a fierului poate fi partial eliminata prin mici adaosuri de mangan, crom, titan, cobalt sau alte elemente.

Siliciul in lipsa fierului, imbunatateste proprietatile de turnare, caracteristicile fizico- mecanice si proprietatile anticorosive ale aluminiului. Totusi, siliciul determina aparitia tendintei de fisurare la cald a aluminiului daca este mentinut in limitele 03 %. Acest fenomen este diminuat in prezenta fierului cand continutul sau este mai ridicat decat cel de siliciu. Peste 3 % Si, aceasta tendinta aproape dispare ( Si este tocmai elementul care imbunatateste proprietatile de turnare), iar procentul de fier trebuie limitat pentru a nu provoca inrautatirea proprietatilor mecanice inclusiv a celor de turnare.

Hidrogenul. Solubilitatea hidrogenului in aluminiul solid, la temperatura de topire este de 0,036 cm H / 100 g aluminiu.

Diagrama de echilibru termic pentru sistemul Al-H este de tip gazo-eutectic, fig.3. Intervalul de temperatura pana la cristalizarea aliajului eutectic nu depaseste 1 C si temperatura de echilibru pentru gazo-eutectic este de 658,9 C. Pentru aprecierea solubilitatii hidrogenului in aluminiul lichid respectiv solid au fost determinate urmatoarele relatii:

lgH lg p

lgH lg p

unde: H - reprezinta solubilitatea hidrogenului, in cm H / 100 g aluminiu;

T - temperatura absoluta;

p - presiunea partiala a hidrogenului deasupra metalului, in mmcolHg.

Solubilitatea hidrogenului in aluminiu, in functie de temperatura se prezinta in figura 4.

Fig. 3. Diagrama de echilibru termic pentru sistemul aluminiu-hidrogen.

Prezenta unor adaosuri de aliere in aluminiu influenteaza puternic capacitatea sa de a dizolva hidrogenul, mai ales in stare lichida.

Solubilitatea hidrogenului in aluminiu, in intervalul de temperaturi de 7001000 C in prezenta cuprului, siliciului scade iar in prezenta magneziului creste, fig. 5.

Adaosurile de mangan, nichel, magneziu, fier, crom, ceriu, toriu si titan, maresc solubilitatea hidrogenului, ultimele trei metale marind-o intr-un interval de temperatura mai mare decat fierul si cromul. In prezenta a 2,8 % Mn sau a 6 % Mg, aluminiul capata proprietatea de a absorbi hidrogenul in stare solida la 600 C, in cazul adaosului de mangan si, la 500 C in cazul adaosului de magneziu.

Fig. 5. Variatia solubilitatii hidrogenului in aliajele pe baza de aluminiu.

Oxigenul. In sistemul Al-O se cunosc doua combinatii, avand urmatoarea compozitie: AlO si AlO sau AlO. Alumina (AlO) este un oxid foarte stabil, avand tensiunea de disociere foarte mica si caldura mare de formare.

Cu toata ca oxidul de aluminiu are stabilitate mare, oxidarea aluminiului este dificila, chiar la temperatura inalta, in atmosfera de oxigen pur. Aceasta comportare a aluminiului se datoreste prezentei unei pelicule dense de AlO perfect impermeabile pentru gaze; grosimea aproximativa a peliculei este de 0,2 m, iar greutatea ei pe o suprafata de 1 cm este de circa 0,1 mg, ceea ce corespunde densitatii maxime a oxidului de aluminiu, 4,7 g / cm