UNIVERZITET U ZENICI Školska godina
MAŠINSKI FAKULTET 2007/08
Katedra za
:
Metalne materijale
Predmet
:
Materijali
SEMINARSKI RAD IZ MATERIJALA
Tema:
Aluminijum i njegove legure za gnje
č
enje
Student:
Sivro Muhamed
Profesorica:
v.prof.dr.sc.
Na
đ
ija Hara
č
i
ć
UVOD
Ovaj seminarski rad obuhvata materiju o aluminijumu i njegovim legurama za
gnje
č
enje, gdje
ć
u ih pobliže opisati i navesti neke od tih legura.
Aluminijum je metal koji je poslije kisika najrasprostranjeniji element u zemljinoj
kori , gdje ga ima oko 8 %. Prvi put se pojavljuje 1855g na svjetskoj izložbi u
Parizu.Danas je jedino
č
elik koristi više od aluminijuma.
Aluminijum pripada grupi lakih metala.Dobija se iz rude boksita (sadrzi oko 50 %
Al) koja se prera
đ
uje u glinicu Al
2
O
3
,iz koje se izdvaja elektrolizom pri
č
emu se
trosi puno elektri
č
ne energije 16kWh/kg Al.
Boksit se sastoji od mješavine hidroksida aluminijuma(Al
2
O
3
,H
2
O ili 3H
2
O) sa
primjesama silicijum dioksida, zeljeznog oksida , titan oksida itd. U tehni
č
koj
praksi obi
č
no se razlikuju crveni boksit sa malo silicijum dioksida i bjeli boksit sa
mnogo silicijum dioksida. Tehni
č
ka vrijednost boksita je time ve
ć
a što sadrži
manje silicijum i titan oksida.
Za dobijanje 1t aluminijuma potrebno je 2t glinice odnosno 5t boksita, pri
potrošnji struje 15 000-20 000 kWh, sto jako poskupljuje process dobijanja
aluminijuma. Aluminijum se najviše upotrebljava za proizvodnju legura a malo u
č
istom satnju za vodove visokih napona.
1
1.2. Legure aluminijuma
Aluminijum vrlo je podesan za plasti
č
no oblikovanje (jer ima dobru istezljivost), ali
ima slaba mehani
č
ka svojstva. Mehani
č
ka svojstva se mogu zna
č
ajno pove
ć
ati
legiraju
ć
im elementima tvore
ć
i tako legure aluminijuma.
Legure aluminijuma obuhvataju vrste sa najmanje 87% aluminijuma i dodatkom
lakih i teških metala.Odlikuju se malom masom, znatnom
č
vrsto
ć
om i tvrdo
ć
om,
a pojedine vrste znatnom otpornoš
ć
u prema koroziji.
Osnovni legiraju
ć
i elementi su bakar (4,4%) , magnezij (1,5%) , mangan (0,6%)
kod legure duraluminijuma, silicij (4-22%) kod legure silumina , a dodaju se
aluminijumu zbog smanjenja atmosferske korozije.
Za legiranje aluminijuma se naj
č
eš
ć
e koriste:
•
bakar (Cu)
, Dodatkom bakra aluminijumu se naglo pove
ć
ava zatezna
č
vrsto
ć
a, a smanjuje elektri
č
na provodljivost
•
magnezijum (Mg),
•
mangan (Mn)
, Mangan i magnezijum djeluju povoljno na pove
ć
anje
zatezne
č
vrsto
ć
e, mada ne tako kao bakar, i znatno pove
ć
avaju korozivnu
otpornost aluminijumovih legura
•
cink (Zn)
i
•
silicijum (Si).
Silicijum mu znatno pove
ć
ava istegljivost i livkost
Slika1.
Na
(slici1.)
prikazan je uticaj legiraju
č
ih elemenata na tvrdo
č
u aluminijevih
legura.
3
1.2.1. Nelegirani aluminij
se razlikuje po
č
isto
ć
i, tj. po u
č
eš
ć
u pojedinih "ne
č
isto
ć
a" Fe, Si u
aluminiju.Posjeduje izvanrednu otpornost prema atmosferilijama, odli
č
nu
toplinsku i elektri
č
nu vodljivost I izvanrednu plasti
č
nost (sposobnost oblikovanja).
Č
vrsto
ć
a je mala. Primjena mu je vrlo raširena (elektroindustrija, hemijska
industrija, petrokemija, dekorativna upotreba, gra
đ
evinarstvo). Zavarljivost je
odli
č
na.
1.2.2. Legure sa manganom
Mangan je osnovni element u ovoj familiji Al-legura .Ova legura ima izvrsnu
plasti
č
nost, otporna je na atmosferilije, dobro je zavarljiva.Upotrebljava se za
duboka vu
č
enja, za izmjenjiva
č
e topline i sl.
Č
esto upotrebljiva legura iz ove
familije je Al Mg Mn iz koje se proizvode konzerve za pi
ć
e (tzv. can stock) kao i
za cijevi proizvedene iz trake zavarivanjem.
1.2.3. Legure sa magnezijem
Kod ovih legura osnovni legiraju
ć
i element je magnezij, obi
č
no do 5 %, a
ponekad se dodaje mangan i krom. Ove legure posjeduju osrednja mehani
č
ka
svojstva,dobro se zavaruju i imaju znatno poboljšana mehani
č
ka svojstava pri
niskim temperaturama.S ve
ć
im sadržajem magnezija odli
č
no se ponašaju u
morskoj atmosferi. Oblikovljivost je dobra ali opada s porastom sadržaja
magnezija. Primjena im je vrlo raznovrsna: gra
đ
evinarstvo, brodogradnja, ure
đ
aji
za desalinizaciju morske vode, posude, razli
č
itecisterne za transport.Zavarljivost
je dobra.
1.2.4. Al-legure sa strukturnim o
č
vrš
ć
avanjem ("kaljive legure")
Ova grupa Al-legura sadrži bakar (Cu), silicij (Si), magnezij (Mg), litij (Li), cink
(Zn) i skandij (Sc).Ima mogu
ć
nost strukturnog o
č
vrš
ć
avanja. To o
č
vrš
ć
avanje se
postiže odre
đ
enim toplinskim postupkom.
Prvu etapu toplinskog postupka predstavlja rastopno žarenje (solution treatment)
koje ima za cilj da na povišenim temperaturama (450- 550 oC) rastopi barem
jedan od legiraju
ć
ih elemenata u
č
vrstoj otopini aluminija.
Slijede
ć
u fazu toplinskog procesa predstavlja naglo hla
đ
enje nazvano gašenje
(Quenching) naj
č
eš
ć
e uranjanjem u hladnu vodu. Gašenjem se omogu
ć
ava
zadržavanje na temperaturi okoline one strukture koju metal ima u zagrijanom
stanju u kojem su legiraju
ć
i elementi "zarobljeni" u prezasi
ć
enoj
č
vrstoj otopini
precipitata (izlu
č
evina). Naglo hla
đ
en metal je u nestabilnom stanju i teži
stabilnijem stanju pri sobnim temeperaturama. Metal postepeno dozrijeva.Ova
pojava popra
č
ena sa zna
č
ajnim pove
ć
anjem
č
vrsto
ć
e nazvana je strukturno
o
č
vrš
ć
avanje.
4
2. ALUMINIJEVE LEGURE ZA GNIJE
Č
ENJE
Legure za gnje
č
enje su dvo ili više komponentne legure aluminijuma,dobivene
pretapanjem aluminijuma sa odgovaraju
ć
im elementima koji
ć
e obezbjediti
sposobnost materijala da se dobro plasti
ć
no obra
đ
uje.
Legure namjenjene plasti
ć
noj obradi na toplo ili hladno su naj
č
eš
ć
e više
komponentne legure a legiraju
ć
i elementi su mangan , magnezijum, bakar, silicij i
cink i drugi elementi u zavisnosti od potrebe.
Prema tehnološkoj namjeni legure možemo podjeliti na:
•
Legure za obradu deformacijom(gnje
č
enjem)
•
Legure
za
livenje
Odnosi izme
đ
u legura za livenje I legura za gnje
č
enje je dat na
(slici 2.)
Slika. 2.
Ovdje
ć
e biti tema o legurama za obradu deformacijom (legure za gnje
č
enje).
Možemo ih podjeliti u dva osnovna tipa:
•
Legure
oja
ć
ane termi
č
kom obradom (kaljive)
•
Legure koje se termi
č
ki ne obra
đ
uju (nekaljive)
6
