IOAN CARCEA COSTEL ROMAN ALIAJE NEFEROASE -Aplicaţii

  • View
    235

  • Download
    9

Embed Size (px)

Text of IOAN CARCEA COSTEL ROMAN ALIAJE NEFEROASE -Aplicaţii

  • IOAN CARCEA COSTEL ROMAN

    ALIAJE NEFEROASE

    -Aplicaii practice-

  • Cuprins

    Introducere 3

    Lucrarea nr.1 Alegerea ncrcturii i calcule metalurgice 11

    Lucrarea nr.2 Calculul incrcturii la topirea i alierea aliajelor

    neferoase

    23

    Lucrarea nr.3 Elaborarea prealiajelor din sistemul cupru-

    aluminiu

    40

    Lucrarea nr.4 Tratarea topiturilor metalice cu fluxuri sau

    fondani

    52

    Lucrarea nr.5 Mecanismul si cinetica oxidarii metalelor lichide 64

    Lucrarea nr.6 Dezoxidarea topiturilor metalice 84

    Lucrarea nr.7 Interaciunea topiturilor metalice cu hidrogenul si

    determinarea continutului de hidrogen din aliajele

    lichide

    99

    Lucrarea nr.8 Cinetica degazarii topiturilor metalice prin

    barbotare cu gaze inerte

    113

    Lucrarea nr.9 Degazarea topiturilor metalice n atmosfere

    depresurizate

    129

    Lucrarea nr.10 Rafinarea prin filtrarea de suprafa a

    topiturilor metalice neferoase

    148

    Lucrarea nr.11 Filtrarea intern a topiturilor metalice

    neferoase

    156

    Lucrarea nr.12 Modificarea prin metode fizico chimice a

    aliajelor aluminiu siliciu eutectice 167

    Lucrarea nr.13 Modificarea prin metode fizico chimice a

    aliajelor aluminiu siliciu hipereutectice

    186

    Lucrarea nr.14 Modificarea prin metode fizico chimice

    a aliajelor magneziului

    198

    Lucrarea nr.15 Modificarea prin metode fizico chimice

    a bronzurilor cu aluminiu

    218

    Lucrarea nr.16 Modificarea prin metode fizico chimice a

    aliajelor cu eutectice uor fuzibile

    232

    Lucrarea nr.17 Modificarea prin metode fizice a aliajelor

    aluminiu siliciu

    246

    Lucrarea nr.18 Modelarea procesului de solidificare 266

    Lucrarea nr.19 Determinarea unghiului de contact dintre aliajul

    de matrice i materialul de ramforsare

    274

    Lucrarea nr.20 Determinarea tensiunii superficiale a metalelor i

    aliajelor lichide prin metoda picturii imobile 289

    Lucrarea nr.21 Procesarea materialelor compozite cu particule i

  • matricea din aliaje de aluminiu 302

    Lucrarea nr.22 Noiuni de asigurare a securitii muncii n

    laborator 318

    Anexe 330

    Bibliografie 363

  • 3

    INTRODUCERE

    Metalele i aliajele neferoase reprezint una dintre cele mai

    importante grupe de materiale utilizate de om din cele mai vechi timpuri i

    cu perspective de cretere a importanei lor n viitor. n afara materialelor

    neferoase clasice, unele domenii de vrf ale tehnicii, precum: tehnica

    aerospaial, tehnica nuclear, electrotehnica, electronica, energetica etc.,

    solicit materiale i aliaje cu proprieti deosebite precum:

    supraconductibilitate, superplasticitate, refractaritate, rezisten mrit la

    coroziune, memoria formei, rezistene mecanice de excepie, magnetism,

    rezistivitate etc. Pentru a fabrica produsele metalurgice solicitate de noile

    industrii sunt necesare tehnologii i instalaii moderne, precum i specialiti

    cu o nalt pregtire teortic i practic.

    Metalele i aliajele neferoase reprezint o categorie important de

    materiale ce sunt utilizate n multe domenii ale tehnicii datorit unor

    caracteristici specifice ca: rezistena la aciunea coroziv a anumitor medii,

    proprieti deosebite de plasticitate, elasticitate i prelucrabilitate, variaie

    sau constan dimensional, capacitate de amortizare a ocurilor etc.

    Caracteristicile structurale i electronice specifice metalelor se

    datoreaz faptului c atomii sunt legai ntre ei de ctre electonii de valen

    care sunt repartizai pe benzi energetice i nu mai aparin fiecrui atom n

    parte. Proprietile care pot face diferena dintre metale i celelalte elemente

    sau compui chimici sunt de natur:

  • 4

    - fizic metalele au: luciu metalic, opacitate, plasticitate,

    elasticitate, conductivitate termic i electric etc.

    - chimic oxizii metalelor au caracter bazic;

    - tehnologic metalele au valori specifice pentru: duritate,

    rezistena de rupere la traciune, tenacitate, rezistena la uzare, rezistena la

    coroziune, maleabilitate, ductilitate etc.

    Datorit realizrilor tehnice din domeniul semiconductorilor i al

    supraconductibilitii s-a stabilit c rezistivitatea electric a oricrei

    substane este influenat de temperatur. Metalele se caracterizeaz prin

    valoarea pozitiv a coeficientului de temperatur al rezistivitii electrice,

    ceea ce nseamn c la creterea temperaturii conductivitatea lor electric

    scade.

    Din cele 91 de metale 23 sunt plasate n grupele principale, iar

    celelalte 68 n grupele secundare ale sistemului periodic. Deoarece structura

    electronic influeneaz decisiv proprietile, deci i insuirile specifice,

    metalele se pot mpri n dou grupe mari:

    a. Metale cu straturile electronice intermediare saturate cu electroni,

    care fac parte din grupele principale ale sistemului periodic:

    - metalele blocului S care pierd uor electronii de pe stratul s, sunt

    cele care fac parte din grupa I metalele alcaline ( Li, Na, K, Rb, Cs, Fr ) i

    grupa a-II-a metalele alcalino-pamntoase ( Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra );

    - metalele blocului P care pierd uor electronii de pe stratul p, sunt

    cele care fac parte din grupa a III-a ( Al, Ga, In, Tl, ), grupa a IV-a ( Sn, Pb )

    i grupa a V-a ( Bi ).

    b. Metale cu straturile electonice intermediare nesaturate cu

    electroni, aflate n grupele secundare ale sistemului periodic, cunoscute sub

  • 5

    denumirea de elementele blocului d sau de metale de tranziie, au

    structura ultimului strat electronic ocupat ( ) 211011 sndn , n care

    n = 4, 5, 6, 7. Acestea se pot grupa astfel:

    - metalele grupei I b ( Cu, Ag, Au ), au cele mai pronunate

    caracteristici metalice i conductivitatea termic i electric cea mai mare;

    - metalele grupei II b ( Zn, Cd, Hg ) sunt uor fuzibile i uor

    volatile;

    - metalele grupei III b ( Sc, Y, La, Ac ) sunt numeroase i foarte

    diferite deoarece aici intr elementele blocului f denumite metalele

    pmnturilor rare, din care fac parte cele 14 lantanide ( Ce, Pr, Nd, Pm, Sm,

    Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu ), precum i cele 14 elemente

    radioactive din seria de tranziie intern a actinidelor ( Th, Pa, U, Np, Pu,

    Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr );

    - metalele grupei IV b ( Ti, Zr, Hf ) au proprieti deosebite,

    temperatur mare de topire i formeaz oxizi refractari i foarte stabili;

    - metalele grupei V b ( V, Nb, Ta ) au temperturi nalte de topire i

    vaporizare, precum i o stabilitate chimic deosebit de ridicat;

    - metalele grupei VI b ( Cr, Mo, W ) sunt alb cenuii,

    strlucitoare, cristalizeaz n sistemul cubic cu volum centrat, au temperaturi

    de topire foarte ridicate i sunt cele mai puin volatile;

    - metalele grupei VII b ( Mn, Tc, Re ) sunt foarte diferite ca

    rspndire ( Mn este uzual, iar Tc i Re sunt rare i recent descoperite) i

    proprieti ( Mn are temperatura de topire de 1220oC i se oxideaz uor, iar

    Tc i Re care se topesc la 2700oC, respectiv 3175oC, sunt foarte refractare i

    stabile din punct de vedere chimic);

  • 6

    - metalele grupei VIII b sunt cuprinse n trei coloane, dar

    proprietile sunt mai apropiate pe orizontal i din acest motiv ele se mpart

    n dou familii distincte: familia fierului ( Fe, Co, Ni ) este constituit din

    metale tipice care au proprieti fizico-mecanice, chimice i tehnologice

    deosebite i au largi aplicaii n tehnic, mai ales sub form de aliaje cu

    rezisten mecanic deosebit, magnetice, nemagnetice, antiacide,

    refractare, rezistente la coroziune, superplastice, cu memorie, moi sau cu

    duritate mare; familia metalelor platinice ( Ru, Rh, Pd i Os, Ir, Pt )

    conine elemente cu reactivitate foarte redus care se pot gsi n stare nativ

    n scoara terestr; ele sunt metale rare, refractare, inactive din punct de

    vedere chimic, cu utilizri speciale i costuri de fabricaie foarte mari.

    Datorit caracterului spaial al legturii metalice, ionii metalici

    formeaz reele cristaline de maxim compactitate ceea ce face ca

    majoritatea metalelor s cristalizeze n unul din cele trei sisteme: cubic

    centrat, cubic compact, hexagonal compact. Fenomenul de polimorfism este

    rar ntlnit la metale, mai ales n domeniul unor temperaturi rezonabile.

    Principalele exemple n acest sens sunt:

    - Sn , cristalizat n sistemul cubic tip diamant, trece la temperaturi

    mai mari de 13,2oC n Sn care cristalizeaz n sistemul cubic;

    - Calciul prezint trei stri alotropice: Ca - cub cu fee centrate,

    Ca - hexagonal i Ca - cub centrat;

    - Stroniul are trei stri alotropice: cubic cu fee centrate, cubic

    centrat, hexagonal;

    - Scandiul poate cristaliza n cubic cu fee centrate sau n hexagonal;

  • 7

    - Ti i Zr cristalizate n sistem hexagonal trec la temperaturi

    mai mari de 882oC, respectiv 862oC, n Ti i Zr care au reeaua cub

    centrat;

    - Hafniul poate cristaliza n hexagonal sau cub cu volum centrat,

    manganul n sistemul cubic i tetragonal, fierul n cubic cu volum centrat

    sau cubic cu fee centrate, cobaltul n hexagonal compact sau cub cu fee

    centrate, wolframul n cub centrat sau cub cu fee centrate.

    n funcie de utilitatea l