UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ NAPOCA

1. UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ NAPOCA FACULTATEA DE INGINERIA MATERIALELOR SI A MEDIULUI BODEA MARIUS CURS DE MATERIALE - I CURS 7 ALIAJE NEFEROASE

2. Aliajele neferoase reprezintă o categorie importantă de materiale utilizate în toate domeniile tehnice. • Aliajele neferoase se pot clasifica după diferite criterii astfel: • după numărul elementelor de aliere – se disting aliaje binare, ternare, cuaternare, complexe; • după conţinutul elementelor de aliere– se grupează în: • slab aliate(2-3 % elemente de aliere); • mediu aliate (suma elementelor de aliere fiind de 3-10%) • înalt aliate (cu peste 10% elemente de aliere); • după natura elementului de bază – neferoasele se clasifică în aliaje cu bază de cupru, aluminiu, magneziu, staniu, plumb, etc.

3. Aliajele neferoase mai conţin în afara metalului de bază şi a elementelor de aliere şi o anumită cantitate de elemente nedorite numite impurităţi (care pot fi metalice, nemetalice, gazoase). Aceste impurităţi micşorează valorile caracteristicilor fizice, chimice mecaniceşi tehnologice ale aliajelor neferoase. • După tehnologiile de prelucrare aliajele neferoase se pot clasifica în : • aliaje de turnătorie • aliaje deformabile • Domeniile de aplicare practică ale metalelor şi aliajelor metalice neferoase sunt determinate în primul rând de proprietăţile lor. De exemplu, pentru construcţia motoarelor cu reacţie sunt necesare aliaje neferoase refractare (aliaje cu titan, zirconiu, niobiu, etc.) În aviaţie sunt folosite aliaje neferoase cu greutate specifică mică (aluminiu, magneziu, beriliu). • În industria nucleară sunt folosite aliajele cu plumb, reniu, tantal. • Pentru fabricarea cuzineţilor se utilizează aliajele antifricţiune cu bază de Pb, Sn, Al, etc.

4. Cuprul şi aliajele cu bază de cupru • Cuprul – este un metal de culoare roşie caracteristică, se laminează şi se prelucrează foarte uşor atât la cald cât şi la rece. Cuprul posedă o conductivitate termică şi electrică înaltă şi are o rezistenţă la coroziune bună în diferite medii. Are o densitate mare, se poate turna, deforma plastic şi trata termic.  • Aliajele cuprului • Principalele aliaje ale cuprului sunt bronzurile (Cu-Sn) şi alamele (Cu-Zn). • Bronzurile – se clasifică în două categorii: • - bronzuri cu Sn • - bronzuri fără Sn speciale : CuAl, CuNi, CuBe,CuPb, etc. • După proprietăţi şi domeniul de utilizare, aliajele cu bază de cupru pot fi grupate în următoarle categorii : aliaje antifricţiune, refractare, criogenice, pentru organe de maşini, pentru îmbinări sudate, superconductoare, magnetice, rezistive, pentru turnare sub presiune, antiscântei, pentru ambutisare adâncă, cu modul de elasticitate ridicat, etc.

5. Bronzuri simple Cu-Sn(bronze eng.) Bronzurile cu un conţinut de până la 14% Sn au o structură monofazică – soluţie solidă α de Sn în Cu.În stare turnată aspectul este dendridic, iar în stare recoaptă aspectul grăunţilor este poliedric.Bronzurile cu un conţinut de peste 14% Sn au o structură bifazică – soluţie solidă α şi un amestec mecanic (eutectoid) α + δ . Structura bronzurilor speciale Structura acestora depinde de elementele principale de aliere . Ea poate fi monofazică sau bifazică.Structurile monofazice sunt formate din soluţii solide, iar cele bifazice dintr-o soluţie solidă moale şi unul sau mai mulţi constituenţi duri.

9. The ”Tsar Cannon.” The emperor of Russia ordered the casting of this gigantic bronze cannon in 1586. Its tube weighs 40 tons. It was intended for defense of the Kremlin in Moscow, but it was never fired.

11. Alamele(Brass – eng.) • Alamele sunt cele mai răspândite aliaje ale cuprului. Se pot distinge două mari clase : • alame simple binare Cu-Zn; • alame speciale complexe care pe lângă Cu şi Zn mai conţin şi alte elemente de aliere pentru a le îmbunătăţi proprietăţile; • Diagrama de echilibru a sistemului de aliaje Cu-Zn se compune din cinci diagrame peritectice simple din care rezultă şase faze distincte şi anume : α β γ α ε ς în ordinea crescândă a conţinutului de zinc. • La temperatura ambiantă structura alamelor poate fi : • monofazică până la 37% Zn – alcătuită din soluţia solidă α de Zn dizolvat în Cu. Structura poate să fie dendridică (la răcirea cu viteză mare) sau poliedrică (răcirea cu viteză mică). Aceste alame sunt plastice şi se pot deforma la rece. Ele se folosesc pentru fabricarea tuburilor, ţevilor, radiatoarelor, etc. • bifazică (între 37-46 % Zn) – este alcătuită dintr-o soluţie solidă α şi o soluţie solidă intermediară β pe baza compusului electronic CuZn. Se pot prelucra numai la cald deoarece sunt dureşi fragile. • Alamele cu peste 47% Zn nu mai prezintă interes din punct de vedere practic deoarece din cauza compuşilor intermediari (γ δ ε ς) au o fragilitate mare. Se folosesc pentru fabricarea pieselor care se prelucrează prin aşchiere (şuruburi, roţi dinţate, etc.).

14. Twin boundaries in brass

15. This combat cartridge with a lead-free projectile and a non-toxic primer is an important milestone in the history of ammunition development. Neither bismuth nor tungsten are used for the lead-free FMJ projectile. They are substituted by a special design based on two tombak (Cu/Zn-alloy) liners slid into each other.

16. Aliajele aluminiului • Clasificare : • Din punct de vedere al prelucrării aliajele de aluminiu se clasifică astfel : • aliaje laminabile • aliaje de turnătorie • După capacitatea lor de tratament termic se clasifică în : • aliaje care nu se pot durifica prin tratament termic • aliaje care se pot durifica prin tratament termic. • Principalele sisteme cu bază de aluminiu sunt : Al-Si (siluminuri), Al-Mg (duraluminurile), Al-Cu, Al-Ag, Al-Be, Al-Ti, Al-Ni, Al-Zn.

21. Aliajele Al-Si (Siluminuri)– au până la 20 % siliciu • Aliajele cu bază de aluminiu cu procente mari de Si sunt aliaje de turnătorie. Aceste aliaje conţin în special 11-13% siliciu şi se caracterizează prin proprietăţi foarte bune de turnare, sudabilitate oxiacetilenică bună, rezistă la coroziune mai bine decât aluminiul. • Ele pot fi : • hipoeutectice cu conţinut de 5-10% Si. Se folosesc mai rar ca şi aliaje binare, fiind aliate în special cu Fe (0,8-2%). Au tenacitate bună şi rezistenţă la coroziune bună. • hipereutectice cu cunţinut de 11-13,5% Si . Acestea se utilizează pentru turnarea unor piese cum ar fi pistoanele pentru motoare. • Structura unui silumin turnat nemodificat cu ~ 13% Si este formată din cristale de siliciu primar şi o matrice eutectică . Dacă aliajul este modificat (în general cu Na) structura este formată din dendrite de culoare deschisă pe un fond globular fin eutectic. – diagrama Al-Si.

22. This sample is a casting alloy of eutectic composition. The microstructure has been refined by modification through the addition of a small amount of sodium to the alloy composition. The large silicon plates have been altered to a more favourable fibrous form, leading to an enhancement of the mechanical properties due to the refinement of the microstructure. There is also a change to a planar interface during solidification, which minimises porosity in the casting.