HLINÍK a jeho slitiny

1

HLINÍK a jeho slitinyHLINÍK a jeho slitiny

2

HLINÍK – aluminium AlHLINÍK – 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/m3 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.

3

Korozní odolnost AlKorozní odolnost Al

• Hliník je naHliník je na vzduchu stálý, pasivuje. vzduchu stálý, pasivuje. Tvoří se ochranná vrstvička AlTvoří se ochranná vrstvička Al22OO33. .

Odolává dobře mořské vodě, neutrálním Odolává dobře mořské vodě, neutrálním nebo oxidačním roztokům solí a nebo oxidačním roztokům solí a koncentrované kyselině dusičné. koncentrované kyselině dusičné. Částečně se rozpouští v kyselině sírové Částečně se rozpouští v kyselině sírové a neodolává silnějším zásadám.a neodolává silnějším zásadám.

4

Použití AlPoužití Al

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

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

5

Použití hliníku

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

• StavebnictvíStavebnictví (fasádní profily, profily pro výrobu dveří a oken)• Potravinářský průmyslPotravinářský průmysl (obalový materiál alobal)• ElektrotechnikaElektrotechnika (kabely, dráty)• Letecký průmyslLetecký průmysl (slitiny na bázi Al-Li

6

automobilový průmyslautomobilový průmysl (části motorů, profily (části motorů, profily

pro výplně dveří, pouzdra tlumičů, atd.) pro výplně dveří, pouzdra tlumičů, atd.)

http://www.auto-revue.cz/Automobilkahttp://www.auto-revue.cz/Automobilka http://www.porschecars.wz.cz/zajimavost/interieryhttp://www.porschecars.wz.cz/zajimavost/interiery

7

8

Slévárenské slitiny AlSlévárenské slitiny Al

Jsou určeny k výrobě tvarových odlitků litím do Jsou určeny k výrobě tvarových odlitků litím do písku, do kovových forem nebo tlakověpísku, do kovových forem nebo tlakově

Mechanické hodnoty odlitků značně závisí na Mechanické hodnoty odlitků značně závisí na způsobu odlévání, max. pevnost bývá asi 250 způsobu odlévání, max. pevnost bývá asi 250 MPaMPa

Hlavním přísadovým prvkem je SiHlavním přísadovým prvkem je Si

9


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

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

10


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

Slitiny Al-MgSlitiny Al-Mg – mají nejvyšší měrnou pevnost a – mají nejvyšší měrnou pevnost a rázovou houževnatost, lepší obrobitelnost, mají rázovou houževnatost, lepší obrobitelnost, mají horší slévárenské vlastnosti, větší pórovitost horší slévárenské vlastnosti, větší pórovitost snížené těsnosti odlitku, přísada snížené těsnosti odlitku, přísada SiSi zlepšuje zlepšuje zabíhavost, zvyšuje hustotu odlitků, s přísadou zabíhavost, zvyšuje hustotu odlitků, s přísadou ZnZn mají slitiny lepší odolnost proti korozi mají slitiny lepší odolnost proti korozi

11

Tvářené slitiny AlTvářené slitiny Al Mají obsah legujících prvků obvykle v rozsahu Mají obsah legujících prvků obvykle v rozsahu

tuhého roztoku, většina slitin je tedy poměrně tuhého roztoku, většina slitin je tedy poměrně málo legována, obsah legujících prvků málo legována, obsah legujících prvků zpravidla nepřekročí 10zpravidla nepřekročí 10%%. .

SlitinySlitiny Al-Mg Al-Mg – tyto s– tyto slitiny litiny se se nevytvrzujínevytvrzují,, protože i při velmi rychlém ochlazení se protože i při velmi rychlém ochlazení se dosáhne malého stupně pdosáhne malého stupně přřesycení a při esycení a při stárnutí se pevnost jestárnutí se pevnost jenn málo zvýší, tyto slitiny málo zvýší, tyto slitiny mají výbornou odolnost proti korozi, zejména mají výbornou odolnost proti korozi, zejména v mořské vodě a jsou významným v mořské vodě a jsou významným konstrukčním materiálem i ve strojírenství a konstrukčním materiálem i ve strojírenství a chemiichemii

12

Tvářené slitiny AlTvářené slitiny Al

Al-MnAl-Mn - - zvyšuje pevnost, tvárnost i odolnost zvyšuje pevnost, tvárnost i odolnost proti korozi, slitiny tohoto složení se používají proti korozi, slitiny tohoto složení se používají náhradou za čistý hliník tam, kde jsou náhradou za čistý hliník tam, kde jsou požadavky vyšší pevnosti i dobré chemické požadavky vyšší pevnosti i dobré chemické odolnostiodolnosti

Slitiny Slitiny AlAl--MgMg--SiSi - - na rozdíl od slitin na rozdíl od slitin Al-MgAl-Mg je je lze vytvrdit, jsou dobře tvárné a svařitelnélze vytvrdit, jsou dobře tvárné a svařitelné, , mají dobrou korozní odolnost a schopnost mají dobrou korozní odolnost a schopnost povrchových úpravpovrchových úprav, používají se zejména v , používají se zejména v letectví a stavebnictvíletectví a stavebnictví

13

Tvářené slitiny AlTvářené slitiny Al SSlitiny litiny AlAl--CuCu--MgMg – duraly – duraly dosahují značné dosahují značné

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

NiNi - - ve slitinách zvyšuje pevnost, zejména i ve slitinách zvyšuje pevnost, zejména i za zvýšených teplot, obsah bývá 1 až 2 za zvýšených teplot, obsah bývá 1 až 2 %% v v kombinaci s kombinaci s CuCu, popř , popř MgMg, tvoří slitiny , tvoří slitiny používané na výkovky pracující za teplapoužívané na výkovky pracující za tepla

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

14


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

15


16

17

Tepelné zpracování - Tepelné zpracování - vytvrzovánívytvrzování

• Účelem tepelného Účelem tepelného zpracování je získat zpracování je získat určitý nerovnovážný určitý nerovnovážný stav struktury, který stav struktury, který zajišťuje požadované zajišťuje požadované vlastnosti výrobku. vlastnosti výrobku.

• Vytvrzovat se dají Vytvrzovat se dají pouze slitiny s pouze slitiny s chemickým složením chemickým složením pod segregační pod segregační čarou.čarou.

18

VytvrzováníVytvrzování Skládá se Skládá se a) rozpouštěcího žíhánía) rozpouštěcího žíhání b) rychlého ochlazeníb) rychlého ochlazení

c) stárnutí c) stárnutí

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

19

VytvrzováníVytvrzování

b) Rychlé ochlazeníb) Rychlé ochlazení Provádí se nejčastěji do vody. Cílem je vznik Provádí se nejčastěji do vody. Cílem je vznik

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

20

VytvrzováníVytvrzování

c) Stárnutíc) StárnutíPřesycený tuhý roztok je termodynamicky Přesycený tuhý roztok je termodynamicky

nestabilní, dochází k jeho rozpadu. U nestabilní, dochází k jeho rozpadu. U některých slitin dochází k rozpadu některých slitin dochází k rozpadu přesyceného tuhého roztoku již při teplotě přesyceného tuhého roztoku již při teplotě okolí - pochod označujeme jako okolí - pochod označujeme jako přirozenépřirozené stárnutístárnutí. Při . Při umělémumělém stárnutístárnutí se proces se proces urychlí ohřevem. urychlí ohřevem.

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

21

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

22

LithiumLithium• Je nejlehJe nejlehččím kovem vím kovem vůůbec - je dvakrát lehčí bec - je dvakrát lehčí

nenežž voda. Leh voda. Lehččími prvky jsou uími prvky jsou užž jen vodík a jen vodík a héliumhélium

• Lithium je stLithium je střříbrobílý alkalický kov a hoíbrobílý alkalický kov a hořří í ččerveným plamenem. erveným 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

Documents

HLINÍK a jeho slitiny