MATERIALE METALICE IIMAGNEZIUL SI ALIAJELE CU BAZA MAGNEZIUZINCUL SI ALIAJELE CU BAZA ZINCNICHELUL si COBALTUL

Magneziul´ Metal usor: ρ = 1738 kg / m3

´ Ttop = 651˚C, h.c., fara transf. alotropice;´ Foarte activ chimic: reduce oxizi / descompune hidroxizi / carbonati ai

metalelor alcaline / alcalinopamantoase;>>> dezoxidant, reducator, desulfurant>>> atacat de solutii alcaline>>> se dizolva in acizi minerali diluati, greu in H2SO4, rezista in HF;>>> se autoaprinde in aer in stare pulverulenta (si aliajele)

+ umiditate / CH3CH2OH >>> exploziv (se reduce efectul cu SiF4, BF4)

´ Proprietati mecanice nealiat: Rmax = 250 MPa (ecruisat)180 MPa (recopt) , A = 3 – 17 %< 130 MPa (turnat)< 50 HBE = 45 GPa

cold spray

Aliaje cu baza MgClasificare I. turnatorie

II. deformabileIII. cu proprietati (pt. aplicatii) speciale

I. Aliaje de turnatorie a. cu rezistenta mecanica ridicatab. refractare

a. el. aliere formeaza solutie sol. larga cu Mg + scaderea solub. cu temp.

>>> calire pt. punere in solutie + imbatranireEx. Mg – Al – Zn (AZ31, 80, 91), Mg – Zn - Zr

AZ80A (8.2 % Al, 0.46 % Zn, 0.13 % Mn)

Rm = 275 MPa, A = 15 %

ZK61A (6 % Zn, 1 % Zr) Rm = 310 MPa, A = 10 %

Aliaje cu baza Mgb. Exploatare lunga durata 250 – 350˚C

scurta durata 400˚C

Refractaritatea prin formare solutie sol. complexa stabila;durificare particule disperse

>>> franarea dislocatiilor la fluaj;cresterea temp. de crestere a fazelor durificatoareprin micsorarea coef. difuzie; consolidarea limitelor de graunte;

Cele mai utilizate: Mg – Metal rar (Nd, Ce, Y) - Zr

Aliaje cu baza MgII. Aliaje deformabile a. rezistenta mecanica mare

b. refractarec. superusoare

a. Mg-Mn - cele mai rezistente la coroziune (rez. max. > 1.3 % Mn)Plasticitate max. la 300 – 500˚C1.3 – 2.5 % Mn fara Ce >>> sudabilitate mare

cu Ce >>> deformabilitate bunaRmmax = 248 – 255 Mpa

Mg – Al – Zn (-Mn) - cele mai utilizate (Elektron !)Rm = 240 – 345 MPa, A = 4 – 10 %, 55 – 60 HB

Aliaje cu baza Mgb. Solicitari de durata: 250 – 300˚CMg – Nd – Mn, Mg – Nd – Zr, Mg - Th – Zr, …

Aerospatiale: Ex. HK31A (3 % Th, 1 % Zr): Rm = 200 – 250 MPa, A = 15 -30%

c. Mg - Li (1140 – 1570 kg / m3)Ductilitate (A = 20 – 42 %) si deformabilitate foarte mare; E specific mare (E > 42 GPa); Rp0.2 mare (96 – 165 MPa); Rm ridicat (100 – 248 MPa) si la t. crio, sudabilitate ridicata

Rm = > 9% Li >>> sateliti artificiali

Aliaje cu baza Mg

III. Aliaje cu aplicatii speciale- Conductori acustici pt. liniile de amortizare a

ultrasunetelor / constructii care absorb intens vibratiilemecanice

impedanta acustica Z = ρ x v (reflexie / refractie in functie de ΔZ)Mg – Ce, Mg – Nd

- Energetica nucleara: suporti pt. elementele de combustie in reactoare

Mg – Zr, Mg – Zr - Pb

Zincul´ Ttop = 419.5˚C, ρ = 7130 kg/m3, h.c. fara tr. alotr.

´ Propr. mecanice:Rm = 20 – 70 MPa (turnat)

110 – 150 MPa (ecruisat)70 – 100 MPa (recopt)

A = 0.3 – 0.5% (turnat)10 – 20% (ecruisat)40 – 50% (recopt)

30 – 40 HB (turnat)35 – 45 HB (ecruisat)

Deformabilitate mare la 130 - 170 ˚C

Zincul´ Rezist. mare la coroziune – atmosfera, apa sarata

>>> pelicula oxidica protectoare (numai peste 150 ˚C)

Reduce acizii cromic, feromanganic, molibdenicIn stare topita reduce oxizii Cu, Cd, Ni, PbSe dizolva in H2SO4 , HCl >>> H2

HNO3 >>> NH3

Potential de electrod: -0.7618 V (fata de electrodul H2)>>> descompune solutiile apoase ale sarurilor de

Ag, Cu, Hg, Sb, Au, Pt

Zincografie

1. Tratare cu acid galic [C6H2(OH)3COOH] si H3PO4>>> saruri higroscopice

2.a acoperire cu lac (bitum); expunere desen2.b developare2.c dizolvare a sarurilor cu CH3COOH2.d depunere lac – cauciuc2.e dizolvare cu benzen

Zincul

´ Utilizari Zn nealiat:materie prima (alame,…)metalurgia Au, Pb, …galvanotehnie, anod sacrificiu, …ca oxid – vopsele, cauciucuri, …

´ Zn industrial rafinat 98.6 – 99.99 %distilat 97.5 – 98.5 %

Aliaje cu baza Zn

Clasificare A. Dupa tehnologie / aplicatiiturnatoriedeformarelagare de alunecarede lipittipografice

B. Dupa compozitieZn-Al, Zn-Cu, Zn-Al-Cu, Zn-Mn, etc.

Aliaje de turnatorie cu baza Zn (Zamak)

Pt. turnarea sub presiune de piese miciZn-Al : eutectic la 5%Al, 380 ˚C; pana la 1%Al – β + α’’

Aliaje de turnatorie cu baza Zn (Zamak)

Zn-Al: max. 300 MPa / 30%Fluiditate f. buna; rezistenta mica la coroziune>>> + 0.05%Mg

- turnarea in forma nepermanenta: 1 – 6% AlEx. 6% Rm = 232 MPa, A = 66%

- turnarea sub presiune: 10 – 50% AlEx. 20 – 30% Al Rm = 225 MPa, A = 1.5%

Aliaje de turnatorie cu baza ZnZn-Cu: aliajele industriale max. 8% Cu

calire + imbatranirecele mai utilizate cu 4% Cu: max. 300 – 360 MPa, 10-20%

Zn-Al-Cu: cele mai utilizateeutectic ternar 89%Zn, 7%Al, 3.85%Cu, 377 ˚C

Turnabilitate + propr. mecanice > decat Zn-AlMai ieftine decat Zn-CuAliajele cu 4%Al si max.1%Cu – stabilitate maxima a dimensiunilor

pentru aparatura de preciziecontinut > Cu >>> crestere propr. mecanice, scaderestabilitate dimensionalaRm = 270 MPa, A = 2%

Aliaje de turnatorie cu baza Zn

Zn-Al-Cu: rezista in apa (nu distilata), alcool concentrat, uleiuri mineraleatacate de apa fierbinte, vapori apa, sol. aciziorganici

Zn-Mn-Cu:19%Mn, 15%Cu: Rm = 650 MPa, A = 9%rezista in apa distilata, solutii diluate NaClpentru auto, armaturi, matrite,…

Aliaje deformabile cu baza Zn

Aceleasi sisteme ca pt. turnatorie, propr. mecanice mai bune15%Al: Rm = 320MPa, A=5% - pt. ventile auto25%Al: Rm = 440 – 480 MPa, A=6-9%, 100-120 HB

Cresterea rezistentei la coroziune prin microaliere Ti, Bi, Ni, …

Pt. deformare la rece: Zn microaliat cu Ti, Cu, Al, …

Aliaje cu baza Zn pentru lagarede alunecare

Aliaje cu Al, Cu, Sn, Pb, Sb, Ni, …Cele mai bune propr. antifrictiune: Zn-Al-Cu 5-12%Al, 1-10%Cu

Pentru masini unelte, piese mici la masini de ridicat, forje, laminoare, etc.

Pmax = 600-800 MPa, vmax = 4-7 m/s, µuscat = 0.25, µlubrif.=0.009, tmax = 80-100 ˚CCoef.dilat.termica > decat bronzuri sau babbitt-uri

Cel mai bun (scump): babbitt cu Zn5%Cu, 26%Sn, 2%Pb, 3%Sb, rest Zn

Nichelul

´ Ttop = 1453˚C, c.f.c; ρ = 8.89kg / m3; TCurie = 360˚C

´ Nealiat, in stare recoapta (Nickel 200): Rm

max = 450MPa ; Rp0.2max = 150MPa ;

Amax = 47% ; E = 200GPa ;

´ Rezistenta la coroziune: mare in acizi, solutii alcaline(in special Ni de mare puritate), apa de mare, etc.

>>> placare pe otel / aliaje mai putinrezistente, piese puternic solicitate la coroziune in ind. chimica, alimentara, etc.

ALIAJE CU BAZA Ni´ Aliaje Ni – Cu (Monel, seriile 400, 500): 63%Ni, 28 – 34%Cu

Rezistenta mare la coroziune; pt. rezistenta mecanica – aliere cu Al, Ti>>> durificare prin precipitare (max 1100 MPa)

Superaliaje: refractaritate (max. 1150 ˚C), rezistenta mare la fluaj(la cald)

Refractaritate crescuta (peste 1200 ˚C) prin: structuri monocristalineacoperiri ceramice (TBC)

´ Aliaje Ni – Cr (Inconel, Nimonic) Rezistenta mare la oxidare la cald

Proprietatile mecanice se pastreaza pana la aprox. 650 ˚C, inclusiv dupa durificare prin precipitare

´ Aliaje Ni – Fe (Incoloy), Ni – Mo (Hastelloy), …

Cobaltul´ Ttop = 1495 ˚C (c.f.c.) ; ´ transformare alotropica in h.c. (c.v.c) sub 417 ˚C (700 ˚C); ´ TCurie – 1131 ˚C´ ρ = 8.86 kg / m3

´ Rezistenta mare la coroziune (la cald) si uzare (aliaje cu Cr)

ALIAJE – in general Stellite (Co – min. 30%Cr)´ Superaliaje: + W, Mo, … stabilitate a rezistentei pana la 930 ˚C´ Rezistente la uzare: + Fe, Ni, Si´ Pentru protetica: Co-Cr-Mo, Co-Cr-W´ Magnetice: moi / dure