HLINÍK a jeho slitiny

1. HLINÍK a jeho slitiny

2. HLINÍK – 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 Al • Hliník je navzduchu stálý, pasivuje. Tvoří se ochranná vrstvička Al2O3. Odolává dobře mořské vodě, neutrálním nebo oxidačním roztokům solí a koncentrované kyselině dusičné. Částečně se rozpouští v kyselině sírové a neodolává silnějším zásadám.

4. Použití Al • Všude tam, kde není na závadu nízká pevnost a lze využít dobré elektrické i tepelné vodivosti, nízké měrné hmotnosti, značné odolnosti proti korozi, dobré odrazivosti světelných paprsků. • Vyrábí se řada polotovarů – zvláštní význam fólie o tloušťce pod 0,1 mm.

5. Použití hliníku • strojírenství (odlitky, konstrukční součástky, různé profily, atd.) • Stavebnictví(fasádní profily, profily pro výrobu dveří a oken) • Potravinářský průmysl (obalový materiál alobal) • Elektrotechnika (kabely, dráty) • Letecký průmysl (slitiny na bázi Al-Li

6. automobilový průmysl (části motorů, profily pro výplně dveří, pouzdra tlumičů, atd.) http://www.porschecars.wz.cz/zajimavost/interiery http://www.auto-revue.cz/Automobilka

8. Slévárenské slitiny Al • Jsou určeny k výrobě tvarových odlitků litím do písku, do kovových forem nebo tlakově • Mechanické hodnoty odlitků značně závisí na způsobu odlévání, max. pevnost bývá asi 250 MPa • Hlavním přísadovým prvkem je Si

9. Slévárenské slitiny Al • Slitiny typu Al-Si - siluminy patří k nejvýznamnějším slitinám. Nejlepší slévárenské vlastnosti mají siluminy s eutektickým složením (cca 12 % Si). Jsou dobře odolné proti korozi, avšak pro tvarově složité odlitky se používají zřídka. Většinou se používají pevnější siluminy speciální. • Největší vliv na zvýšení pevnosti mají přísady Mg a Cu. Tyto slitiny lze vytvrzovat.

10. Slévárenské slitiny Al • Cu, Ni, popř. některé další prvky - dostáváme slitiny, které mají příznivé vlastnosti za vysokých teplot, tyto slitiny se vyznačují zvlášť nízkou teplotní roztažností a dobrými kluznými vlastnostmi, které se zlepšují s rostoucím obsahem křemíku ve slitině • Slitiny Al-Mg – 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

11. Tvářené slitiny Al • Mají obsah legujících prvků obvykle v rozsahu tuhého roztoku, většina slitin je tedy poměrně málo legována, obsah legujících prvků zpravidla nepřekročí 10%. • Slitiny Al-Mg – 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

12. Tvářené slitiny Al • Al-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 • Slitiny Al-Mg-Si - na rozdíl od slitin Al-Mg je lze vytvrdit, jsou dobře tvárné a svařitelné, mají dobrou korozní odolnost a schopnost povrchových úprav, používají se zejména v letectví a stavebnictví

13. Tvářené slitiny Al • Slitiny Al-Cu-Mg – duraly 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, popř Mg, tvoří slitiny používané na výkovky pracující za tepla • Slitiny Al-Zn-Mg-Cu – 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 než u duralů. (slitina AlZn6Mg2Cu po TZ až 580 MPa).

14. Tvářené slitiny Al • Slitiny Al-Li– Li je vysoce reaktivní prvek, snadno oxidující na vzduchu, proto jsou tyto slitiny taveny 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. Bývají komplexně legované dalšími prvky.

15. Tvářené slitiny Al

17. Tepelné zpracování - vytvrzování • Účelem tepelného zpracování je získat určitý nerovnovážný stav struktury, který zajišťuje požadované vlastnosti výrobku. • Vytvrzovat se dají pouze slitiny s chemickým složením pod segregační čarou.

18. Vytvrzování • Skládá se a) rozpouštěcího žíhání b) rychlého ochlazeníc) stárnutí a) 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.

19. Vytvrzování b) 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. U masivnějších součástí, kde hrozí nebezpečí deformací se používají jiná, méně razantnější ochlazovací média. Po rychlém ochlazení je slitina měkká, dobře tvárná.

20. Vytvrzování c) Stárnutí • 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 přirozenéstárnutí. Při umělémstárnutí se proces urychlí ohřevem.  • Při delší výdrži na teplotě stárnutí dochází k nežádoucímu hrubnutí rovnovážného precipitátu, klesá tvrdost. Toto stádium označujeme jako přestárnutí.

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

22. Lithium • Je nejlehčím kovem vůbec - je dvakrát lehčí než voda. Lehčími prvky jsou už jen vodík a hélium • Lithium je stříbrobílý alkalický kov a hoří červeným 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