Pracovní list

1. VY_32_INOVACE_41_06 Pracovní list www.zlinskedumy.cz

2. HLINÍK • Výroba hliníku • Použití hliníku • Tvářené slitiny hliníku • Slitiny hliníku na odlitky Téma: Přehled technických materiálů Určeno pro žáky středních průmyslových škol

3. Jaké vlastnosti a použití má hliník a jeho slitiny?

4. VÝROBA HLINÍKU Hliník je třetím nejvíce zastoupeným prvkem v zemské kůře. Podle posledních dostupných údajů tvoří hliník 7,5–8,3 % zemské kůry. Nejběžnější horninou na bázi hliníku je bauxit, Al2O3 · 2 H2O. Obvykle bývá doprovázen dalšími příměsemi na bázi oxidů křemíku, titanu , železa a dalších. Jiným významným minerálem je kryolit, hexafluorohlinitan sodný Na3AlF6, používaný především jako tavidlo pro snížení teploty tání oxidu hlinitého při elektrolytické výrobě hliníku. Při elektrolýze se z taveniny směsi předem přečištěného bauxitu a kryolitu o teplotě asi 950 °C na katodě vylučuje elementární hliník, na grafitové anodě vzniká kyslík, který ihned reaguje s materiálem elektrody za vzniku toxického plynného oxidu uhelnatého CO.

5. POUŽITÍ HLINÍKU • Strojírenství: • odlitky, konstrukční součástky, různé profily, letecký průmysl • Stavebnictví: • fasádní profily, profily pro výrobu dveří a oken, atd.) • Elektrotechnika: • kabely, dráty • Potravinářský průmysl: • obalová technika - alobal

6. SLITINY HLINÍKU • Tvářené: • S vysokou pevností: DURAL,SUPERDURAL (Al-Cu4-Mg1) • Použití:ojnice, písty motorů, části letadel… • S dobrou odolností proti korozi: HYDRONALIUM, PANTAL • Hliník + hořčík, křemík,mangan • Použití: potravinářský a chemický průmysl • Na odlitky: • SILUMINY • tenkostěnné odlitky, houževnaté, odolné mořské vodě • Použití: • letecký průmysl, automobilový průmysl

7. TVÁŘENÉ SLITINY Mají obsah legujících prvků obvykle do 10%. Mn - zvyšuje pevnost, tvárnost i odolnost proti korozi, slitiny tohoto složení se používají náhradou za čistý hliník tam, kde jsou požadavky vyšší pevnosti i dobré chemické odolnosti SlitinyAlMg– tyto slitiny se nevytvrzují, protože i při velmi rychlém ochlazení se dosáhne malého stupně přesycení a při stárnutí se pevnost jen málo zvýší, tyto slitiny mají výbornou odolnost proti korozi, zejména v mořské vodě a jsou významným konstrukčním materiálem i ve strojírenství a chemii Slitiny AlMgSi- na rozdíl od slitin AlMg je lze vytvrdit, jsou dobře tvárné a svařitelné, mají dobrou korozní odolnost a schopnost povrchových úprav, používají se zejména v letectví a stavebnictví

8. SLITINY NA ODLITKY Jsou určeny k výrobě tvarových odlitků litím do písku, do kovových forem nebo tlakovým litím. Mechanické hodnoty odlitků značně závisí na způsobu odlévání, max. pevnost bývá asi 250 MPa. Slitiny typu AlSi- patří k nejvýznamnějším slitinám, v kapalném stavu je Si v Al neomezeně rozpustný, v tuhém stavu je však rozpustnost malá, slitiny s vyšším obsahem Si je nutno modifikovat, tj. do roztavené slitiny přidat kovový sodík nebo sodné sole těsně před odléváním. Tím vznikne jemná krystalizace křemíku a zlepší se mechanické vlastnosti. Tyto slitiny se používají pro složité, tenkostěnné odlitky. Slitiny s malou přísadou Mg a Mn- jsou vhodné k vytvrzování. Slitiny AlMg– mají nejvyšší měrnou pevnost a rázovou houževnatost, lepší obrobitelnost, mají horší slévárenské vlastnosti, větší pórovitost snížené těsnosti odlitku, přísada Si zlepšuje zabíhavost, zvyšuje hustotu odlitků, s přísadou Zn mají slitiny lepší odolnost proti korozi.

9. Slitiny AlCuMg– dosahují značné pevnosti po vytvrzení, jejich předností je přirozené stárnutí, nevýhodou je malá odolnost proti korozi. • Ni - ve slitinách zvyšuje pevnost, zejména i za zvýšených teplot, obsah bývá 1 až 2 % v kombinaci s Cu, popřMg, tvoří slitiny používané na výkovky pracující za tepla. • Slitiny AlZnMgCu– jsou to nejpevnější slitiny hliníku, mají velmi dobré mechanické vlastnosti i ve svarech a dobrou stálost na vzduchu, nedostatkem je sklon ke korozi pod napětím, nižší lomová houževnatost a vyšší vrubová citlivost. • Slitiny AlLi– Li je vysoce radioaktivní prvek, snadno oxidující na vzduchu, proto jsou tyto slitiny tavena a odlévány v ochranné atmosféře argonu nebo ve vakuu, hlavní přínos spočívá v jejich o 5 až 10 procent nižší hmotnosti a zvýšeném modulu pružnosti v tahu, pevnost v tahu je srovnatelná s pevností duralů.

10. Tepelné zpracování hliníkových slitin Účelem tepelného zpracování je získat určitý nerovnovážný stav struktury, který zajišťuje požadované vlastnosti výrobku. Skládá se z: a) rozpouštěcího žíhání b) rychlého ochlazení c) vytvrzování (stárnutí) Rozpouštěcí žíhání: Tímto pojmem rozumíme ohřev a dostatečnou výdrž na takové teplotě, při které dojde k maximálnímu převedení přísady do tuhého roztoku hliníku. Při homogenizačním ohřevu nesmí dojít k překročení teploty solidu, aby nedošlo k natavení hranic zrn slitiny. V takovém případě dochází k degradaci mechanických vlastností materiálu. Nejčastěji se používá žíhání rekrystalizační. Rychlé ochlazení: Provádí se nejčastěji do vody. Cílem je vznik přesyceného tuhého roztoku při teplotě okolí, u kterého je obsah rozpuštěné příměsi vyšší než odpovídá její rovnovážné rozpustnosti při dané teplotě. Veškerá manipulace se slitinou se musí provádět co nejrychleji, aby nedocházelo k částečnému rozpadu tuhého roztoku hliníku. U masivnějších součástí, kde hrozí nebezpečí deformací se používají jiná, méně razantnější ochlazovací média.

11. Vytvrzování: Přesycený tuhý roztok je termodynamicky nestabilní, dochází k jeho rozpadu. U některých slitin dochází k rozpadu přesyceného tuhého roztoku již při teplotě okolí - pochod označujeme jako přirozené stárnutí. Při umělém stárnutí se proces urychlí ohřevem.  Při delší výdrži na teplotě stárnutí dochází k nežádoucímu hrubnutí rovnovážného precipitátu, klesá tvrdost. Toto stádium označujeme jako přestárnutí.

12. UNKNOWN. Soubor:Aluminium-4.jpg. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2010 [cit. 2012-08-13]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Aluminium-4.jpg JOANJOC. Soubor:Eros-piccadilly-circus.jpg. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2005 [cit. 2012-08-13]. Dostupné z: Soubor:Eros-piccadilly-circus.jpg. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2001- [cit. 2012-07-13]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Eros-piccadilly-circus.jpg Hliník. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2001- [cit. 2012-08-13]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Hlin%C3%ADk FISCHER, Ulrich. Základy strojnictví. 1. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2004, 290 s. ISBN 80-867-0609-5. HLUCHÝ, Miroslav a Jan KOLOUCH. Strojírenská technologie 1. 3., přeprac. vyd. Praha: Scientia, 2002, 266 s. ISBN 80-718-3262-6. POUŽITÉ ZDROJE