Aliaje majoritatea metalelor pe care le folosim sunt aliaje, amestecuri in care cel putin o substanta este un metal. Aceasta deoarece metalele pure au rareori proprietatile ideale pentru o anumita sarcina
Majoritatea metalelor pe care le folosim sunt aliaje, amestecuri in care cel putin o substanta este un metal. Aceasta deoarece metalele pure au rareori proprietatile ideale pentru o anumita sarcina , dar pot fi imbunatatite prin adaugarea altor metale.
Proprietatile fizice ale unui metal, precum rezistenta, duritatea, punctul de topire si conductivitatea electrica, depind de structura sa cristalina. Aceasta se modifica atunci cand metalul este amestecat cu o alta substanta. Aliajul rezultat are o structura diferita de a componentelor sale, astfel încat si proprietatile sale sunt diferite.Unele aliaje contin nemetale, precum carbonul, siliciul si fosforul, dar majoritatea aliajelor sunt facute în întregime din metale. Otelul este un aliaj de fier si carbon, dar otelurile aliate au elemente de aliere aditionale, precum nichelul, siliciul, manganul si cromul. Acestea modifica structura de baza a otelului, astfel încat se pot aplica forme variate de tratare pentru a face otelul sa fie mai dur, mai moale, mai elastic sau mai rezistent, în functie de necesitatile aplicatiei.
aliaje de aluminiu
Producerea aliajelor de aluminiu este relativ recenta, majoritatea materialelor fiind introduse in anii 1900. Aliajele de aluminiu care sunt potrivite pentru turnatorie contin pana la15% siliciu ,plus cantitati mai mici de metale precum cuprul,fierul nichelul sizincul. Printre articolele turnate din asemenea aliaje usoare se numara blocurile de cilindri de motor si componentele pentru motoare si fuzelaje de aeronave.
Aliajele de aluminiu potrivite pentru alte procese de modelare, precum forjarea,laminarea si trefilarea, contin pana la 7% magneziu si circa 1% mangan.Aliajele foarte puternice de acest tip, cu o utilizare larga în aviatie, se obtin cu circa 5% zinc si cantitati mai mici de cupru, magneziu si mangan.
Duraluminiu
Una dintre cele mai importante descoperiri in evolutia aliajelor de aluminiu a fost un efect cunoscut sub numele de duritate prin îmbatranire. Acesta a fost observat de metalurgul dr. Alfred Wilm.In 1909, Wilm experimenta cu un aliaj de aluminiu ce continea 3.5% cupru si 0.5% magneziu.El a încercat sa faca aliajul sa devina mai dur prin forme variate de tratare termica, inclusiv încalzirea la aproximativ 500şC si aruncarea ulterioara în apa pentru a se raci repede.
Efectul imediat al acestui tratament a fost redus, dar dupa cateva zile Wilm a descoperit ca metalul devenise mult ai dur, desi nu fusese supus unui tratament ulterior. Motivele nu au fost imediat întelese,dar aliajul care a devenit cunoscut sub numele de duraluminiu a fost curand folosit curand la dirijabile si avioane. In prezent aceste aliaje sunt folosite si pentru navele spatiale. Compozitia lor variaza dar în mod obisnuit aliajele constau dintr-o baza de aluminiu cu 3.5%-4.5% cupru, cate 0.4%-0.7%magneziu si mangan si pana la 0.7% siliciu.
ALUMINIU 2
Aluminiul, cel mai raspândit element metalic din scoarta pamântului, a capatat, în secolul nostru, o importanta deosebita. Dupa fier, a devenit metalul cu cea mai larga întrebuintare. Datorita proprietatilor sale s-ar putea spune ca fara aluminiu progresul civilizatiei umane si chiar nasterea unor noi domenii de activitate tehnico - industriala, inclusiv zborurile cosmice, ar fi de neconceput.
Denumirea aluminiului deriva de la sulfatul dublu de aluminiu si potasiu (alaun), substanta cunoscuta la romani sub denumirea de "alumen" si folosita ca mordant în vopsitorie.
În natura nu se afla în stare libera, ci numai sub forma de combinatii chimice ca oxizi sau silico - aluminati. Cel mai utilizat minereu pentru fabricarea aluminiului este bauxita, în care aluminiul se gaseste, în special, sub forma de hidroxid. Aceasta a fost descoperita pentru prima data în localitatea Les Baux (Franta), de unde I se trage si numele si unde se gaseste în cantitate foarte mare. De asemenea rezerve importante de bauxita se afla în U.S.A., Rusia, Australia, Brazilia, India, etc.
Aluminiul a fost obtinut pentru prima data de H.C. Oersted în 1925 si în anul 1927 de F.Wohler. În descrierea proprietatilor aluminiului, Wohler sustinea ca este unul din metalele cele mai usor corodabile.
Saint - Claire Deville, la Ecole Normale din Paris, prepara si el aluminiul pentru a-i studia proprietatile, cu care ocazie gaseste, dimpotriva, ca este unul dintre metalele care se oxideaza cel mai greu. El constata ca în aer liber aluminiul se conserva excelent, datorita formarii unei pojghite subtiri de oxid care apara restul metalului de coroziune. Este vorba deci de un fenomen cunoscut sub denumirea de pasivizare.
Proprietatile interesante pe care le - a remarcat la aluminiu îl determina pe Saint - Claire Deville sa se preocupe intens pentru fabricarea acestui metal. Cu sprijinul financiar al guvernului francez al lui Napoleon al III-lea el reuseste sa prezinte, în 1855 la Expozitia universala din Paris, o bara de aluminiu, în greutate de câteva zeci de kilograme, obtinuta din bauxita. Deville numeste acest metal foarte usor si stralucitor (ca argintul) "argint de lut", însa metoda sa pentru obtinerea aluminiului nu a putut fi extinsa deoarece era prea scumpa.
Aluminiul este un metal alb-argintiu si care poseda o mare plasticitate. Cristalizeaza în sistemul cubic cu fete centrate fara a mai avea si alte forme alotropice. Din punct de vedere al proprietatilor fizice se remarca în primul rând faptul ca este un metal usor, având o greutate specifica, la 200 C, de 2,7 kg/dm3. Datorita acestei proprietati este întrebuintat, cantitati mari, ca metal sau sub forma de aliaj în industria aeronautica si navala.
Dintre proprietatile fizice deosebite pe care le mai are aluminiul trebuie mentionate buna conductibilitate termica si electrica. La temperatura de 200 C, rezistivitatea electrica are o valoare de 0,027 mm2/m, iar conductibilitatea termica de 2,176 J/cm.s.0 C. datorita acestor calitati aluminiul este folosit în industria electrotehnica sub forma de sârma, înlocuind conductorii electrici din cupru care sunt mai scumpi.
Este un metal maleabil si ductil, ale carui proprietati mecanice sunt influentate de impuritatile pe care le contine, precum si de procedeul de prelucrare la care a fost supus. Ca urmare, poate fi tras sub forma de sârma sau laminat în foite subtiri (0,005 mm grosime), utilizate la ambalarea produselor alimentare, farmaceutice si în alte scopuri. Fiind un metal cu proprietati diferite are numeroase utilizari în foarte multe domenii. Ca urmare, productia mondiala de aluminiu, în anul 1970, a atins 10.000.000 tone pe an. Printre tarile producatoare de aluminiu se numara si România a carei productie de aluminiu depaseste în prezent 200.000 tone pe an. Productia de aluminiu la noi în tara a început în anul 1965 la Întreprinderea de aluminiu Slatina. Cea mai mare parte din productia de aluminiu se obtine prin electroliza aluminei topite. Deoarece bauxita, pe lânga Al2O3; contine numeroase impuritati (SiO2; Fe2O3; TiO2; CaO; etc.) în prima faza sunt necesare o serie de operatii pentru obtinerea aluminei pure. Daca bauxita are un continut mai mic de 8% SiO2 obtinerea aluminei pure se face dupa procedeul Bayer, aplicat si în tara noastra.
Procedeul poarta numele chimistului K.I.Bayer, care l-a conceput si experimentat la Petrograd, la sfârsitul secolului trecut. Potrivit acestui procedeu bauxita macinata este descompusa cu ajotorul unei solutii concentrate de hidroxid de sodiu, la o temperatura de 180-2000 C si la o presiune de 18-30 at., dupa reactia:
Al2O3 *H2O+2 NaOH=2 NaAlO2 + 2H2O
În continuare, produsul rezultat din reactie este trecut într-un bazin cu apa unde aluminatul de sodiu se dilueaza si trece în solutie, iar rezidurile ramân pe fundul bazinului sub forma unui mâl, numit namol rosu. Dupa decantare si filtrare, solutia de aluminat de sodiu se dilueaza cu apa, operatie care se face într-un recipient, obtinându-se descompunerea aluminatului de sodiu, potrivit reactiei:
2AlO2Na + 4H2O= 2 NaOH + 2Al(OH)3.
Alumina hidratata rezultata din reactie precipita, iar hidroxidul de sodiu ramâne în solutie. Dupa filtrare, alumina hidratata se calcineaza urmând a fi dizolvata în criolit topit si supusa electrolizei, care reprezinta o alta etapa importanta din metalurgia aluminului.
Aluminiul are multe întrebuintari de aceea astazi industria aerospatiala este de neconceput fara aluminiu si aliajele sale. Si în mijloacele de transport terestre (automobile, vagoane de cale ferata, etc.) aluminiul îsi aduce o importanta contributie. De asemenea, vastele retele elctrice cu ajutorul carora energia electrica este transportata la mari distante nu s-ar fi putut realiza numai pe baza de cupru, fara aportul aluminiului.
