Analiza compactității produselor metalice Al-Si

1. Aluminiul

Aluminiul este cel mai răspândit metal în scoarța terestră, iar printre elemente ocupă locul al treilea în urma oxigenului și siliciului. Împreună cu aceste elemente formează 82,54% din scoarță terestră. În natură se găsește sub formă de compuși, cristalizează în sistemul cubic cu fețe centrate, având proprietăți optice deosebite și conductibilitate termică și electrică bună. Se topește la 660,240C și fierbe la 20560C, se supune ușor prelucrării mecanice fiind suficient de plastic, prezentând rezistență la uzură mare și rezistență bună la acțiunea diferiților agenți atmosferici datorită apariției la suprafața sa a peliculei de oxid.

Cele mai importante minerale de aluminiu sunt următoarele:

- corindonul - Al2O3 (Fig.2a);

- criolitul - AlF3∙3NaF (Fig.2b);

- bauxitul - Al2O3∙nH2O (Fig.2c);

Deși este foarte răspândit în natură, aluminiul aparținea metalelor rare până la sfârșitul secolului trecut și era foarte scump. Aluminiul a fost obținut prima oară de Wohler în anul 1827 prin tratarea clorului de aluminiu cu potasiu metalic. Apoi, acesta se obținea până la sfârșitul ultimului deceniu al secolului trecut prin separare cu sodiu metalic din sarea dublă topită AlCl3∙NaCl. În prezent, obţinerea aluminiului se realizează prin electroliza aluminei. Oxidul de aluminiu este solubil în fluoruri. Electrolitul este o topitură de săruri ce are la bază: criolitul (Na3AlF6), alumina (Al2O3), AlF3 și NaF.

Aluminiul este un metal uşor (cu densitatea de 2700 kg/m3), ductil şi maleabil, caracterizat de rezistență mecanică moderată și conductivitate electrică şi termică bune. Impurităţile îi reduc plasticitatea şi rezistenţa la coroziune. În aer devine mat, datorită formării peliculei de oxid de aluminiu (AI2O3), rezistență la agenți chimici oxidanți. Acidul clorhidric și acidul sulfuric în soluții diluate dizolvă ușor aluminiul, mai ales la cald, iar acidul azotic la rece nu numai că nu dizolvă aluminiul, dar il face pasiv, adica nu se mai dizolvă în acid sulfuric sau clorhidric diluat. Praful de aluminiu (sau o foaie subțire de aluminiu) încăzit puternic se aprinde și arde ca o flacără albă orbitoare, fomând oxid de aluminiu.

Datorită faptului că este foarte moale și rezistent la coroziune, aluminiul a căpătat o întrebuințare extrem de largă. Principalul consumator este industria de avioane și automobile unde acesta se întrebuințează sub formă de diferite aliaje ușoare. Adaosul unor cantități mici de alte metale mărește mult rezistența metalică a aluminiului fără a-i modifica greutatea. Cel mai important dintre aceste aliaje este duraluminiul ce conține 95% aluminiu, 4% Cu, 0.5% Mg și 0.5%Mn.

În industria electrotehnică, aluminiul tinde să înlocuiască cuprul ca material pentru conductori. Foarte importantă este întrebuințarea aluminiului în așa-zisa alitare, care constă în saturarea suprafeței pieselor din oțel sau de fontă cu aluminiu, pentru a proteja materialul de bază împotriva oxidării în cazul încălzirii puternice. Alitarea se realizează prin cufundarea piesei în aluminiu topit, sau mai des prin încălzirea piesei într-un amestec de pulbere de aluminiu sau oxid de aluminiu. Prin încălzire, aluminiul pătrunde în stratul superficial al piesei, formând cu fierul o soluție solidă. Piesele din oțel alitate pot fi încălzite în aer până la 9000C fără să se oxideze.

1.1. Aliaje neferoase

Aliajele neferoase se folosesc pentru turnarea în piese care trebuie să aibă anumite proporţii speciale ca: greutate specifică mică, rezistenţă la uzură prin frecare, rezistenţă la coroziune, conductibilitate termică ridicată.

Principalele aliaje neferoase folosite pentru turnarea pieselor sunt:

- bronzurile, aliaje Cu-Sn, Cu-Al, Cu-Pb;

- alamele, aliaje Cu-Zn;

- aliajele de aluminiu;

- aliajele de magneziu;

- aliajele antifricţiune pe bază de Sn, Pb şi Al.