MATERIALE METALICE IIALUMINIUL

ALUMINIUL- Al treilea element ca raspandire (dupa O si Si)- Cel mai utilizat metal dupa Fe

- Extractie: din compusi (bauxita), in final electrolitic

Ex. Metoda Bayer: bauxita >>> (rafinare) alumina

ALUMINIUL – Metoda Bayer

electroliza ignee: Al [catod] + O [anod, reactie cu C]electrolit: Na3AlF6

ALUMINIUL – Metoda Hall -Héroult

ALUMINIUL - Productie

ALUMINIUL - Productie

ALUMINIUL - Productie

ALUMINIUL - Productie

Produse: table, folii 50.9%; lingouri 19.4%; profile extrudate, tevi 16.7%; altele (conductori, fire, pulberi) 13%

ALUMINIULMetal usor – ρ = 2.7 x 103 kg/m3, grupa III

Ttopire = 660˚C, c.f.c. (a = 0.404 nm) fara transformari alotropice >>> f. ductil

Clase de puritate:- puritate tehnica (0.15 – 1% impuritati): pentru pulberi, materii

prime, piese deformate (inclusiv conductori)- inalta puritate (0.005 – 0.05% impuritati): pentru armaturi de

condensator- extrapur (max. 0.001% impuritati): pentru tehnica nucleara, …

Proprietati mecanice:E = 66 - 69 GPa; Rm = 50-180 MPa

(in functie de grad de ecruisare si continut de impuritati)

ALUMINIUL – Modulul de elasticitate

Maserati A6GCS/53 Pinin Farina

Sasiu tubular din otel (E = 210 GPa)

ALUMINIUL – Modulul de elasticitate

ALUMINIUL

Proprietati la temperatura ambianta

Puritate[%]

Stare Proprietati mecanice

Rm[MPa]

Rp0.2[MPa]

A[%]

HB

99.997 Recopt 50 20 60 14

Ecruisat dur

130 90 10 43

99.3 Recopt 80 40 42 20

Ecruisat dur

180 150 5 47

ALUMINIUL

Proprietati le rece, 99.5%Al

Stare T [˚C]

Caracteristici mecaniceRm [MPa]

Rp0.2 [MPa]

A[%]

Recopt 20 70 12.5 40-138 95 20 46-196 160 25 50

Ecruisat dur

20 80 75 22-138 110 80 32-196 165 100 43

ALUMINIUL

Proprietati la cald, 99.5%Al

T[˚C]

Rm[MPa]

Rp0.2[MPa]

A[%]

150 60 30 55250 30 15 75350 15 7 85

ALUMINIULProprietati electriceρ0 = 2.3 – 2.5 µΩ x cm (recopt, mare puritate); ecruisare: crestere mare a ρel

>>> recoacere de recristalizare (300˚C)coef. crestere cu temperatura: a = 4 x 10-3 intre 0 – 100˚Cla temperaturi joase: Rt = Rrezidual + Rideal ; Rideal = K T α (Al: α = 3)Rrezidual: depinde de impuritati (Fe, Si – influenta mica)

Daca Fe / Si = 2-3 >>> ρ nu se modifica

Puritate ρ [µΩ m] ρ273/ρ4.24.2 K 20.4 K 273 K

99.8% 8.7 9.4 246 28.399.999% 0.11 0.23 230 2210

ALUMINIULProprietati termiceConductivitatetermica: λ = 234 W / mK (Ag: 419, Cu: 394)Coef. dilatare termica: αAl = 23.8 x 10-6 ˚C-1

(αCu = 16.47 x 10-6 ˚C-1)

ALUMINIUL – Rezistenta la coroziuneAfinitate mare fata de oxigen; formeaza oxizi amfoteri In atmosfera: protejat complet de pelicula oxidica

aderenta/ impermeabila/ stabila chimic; aprox. 10 nm grosime

Mg si Si dizolvate: accelereaza oxidarea / scad aderenta stratului >>> puncte de activare a coroziunii

Rezista: atmosfere corozive, acizi organici, apa (si de mare), H2SO4 fumans !!!

ALUMINIUL – Rezistenta la coroziune

Intre 0-100˚C nu se corodeaza in apa (se formeaza pelicula de boehmit = Al2O3 x H2O)

Peste 100˚C grosimea boehmit-ului creste >>> exfoliere (+ intergranular)

Adaos 0.5%Fe + 0.5%Ni >>> rezista in vapori de apa pana la 350˚C

Imbunatatire: anodizare (eloxare) – creste si rezistenta la uzare

ATENTIE: cuplu electrolitic cu alte metale!!!

ALUMINIUL – Eloxarea

Al / Oţel

ALUMINIUL – Lipirea pentru evitarea coroziunii electrochimice

ALUMINIULProprietati tehnologiceSe deformeaza usor: 75-95% reducere de sectiune

Aschiere grea (depuneri pe cutit) >>> unghi negativ de ascutire

Se lustruieste bine

Tturnare = 710-730˚C; tcritic recristalizare = 150˚C (pt. Al de mare puritate: 60˚C; Al extrapur: t. ambianta)

Contractie turnare: 1.7%Dilatare topire: 6.5%

ALUMINIUL

Impuritati – de neinlaturat Fe, Si (bauxita)

Fe : insolubil, formeaza eutectic degenerat Al + Al3Fe

(intergranular, fragilizeaza)

Pt. eliminarea efectului negativ al Fe: racirea rapida la turnare; introd. Mn, Cr, Ti, Co

ALUMINIUL

Si: nu formeaza singur compusi Si + Fe – compusi ternari: Al12Fe3Si („litere chinezesti”), tetragonal;Al9Fe2Si2, ortorombic, acicular / tabular

+ solutie solida

ALUMINIUL

O: oxizi Al2O3 (alumina), foarte stabil >>> nu se oxideaza suplimentar in O pur

Al2O, AlO

H: provoaca porozitatea pieselor turnate (absorbtie in baia topita)

2Al + 3H2O(vapori) → Al2O3 + 3H2 ; 3H2→ 6H

Solubilitate mica in solid (impiedicat de stratul oxidic); crescuta de Mn, Ni, Mg

Solubilitate mult crescuta in lichid

ATENTIE: elaborarea in vid!!!

ALUMINIUL

Utilizare tehnica (nu aliat)

- placare pe aliaje mai putin rezistente la coroziune (duralumin)

- industria chimica- cabluri electrice, folii,…- armaturi condensator, oglinzi telescop, vase,…

ALIAJE DE ALUMINIU PLACATE PRIN DIFUZIE

Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) - China