1. Wstęp teoretyczny

Miedź jest jednym z najczęściej stosowanych składników stopowych. Ze względu na zmienna rozpuszczalność miedzi w aluminium wraz ze wzrostem temperatury szereg tych stopów może być poddanych obróbce cieplnej, której efektem jest wzrost wytrzymałości.

Rys 1. Układ Al.-Cu

Podczas zajęć naszym zadaniem było poznanie technologii modyfikacji stopów Al-Cu.

Są to stopy charakteryzujące się bardzo dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi, szczególnie po zastosowaniu utwardzania wydzieleniowego. Stosuje się tutaj stopy o zawartości ok. 4-5% Cu. Po nagrzaniu stopu powyżej linii solvus przystępujemy do jego szybkiego chłodzenia.

Rys2. Wydzielenia dyspersyjnych cząstek.

Chłodzenie to powoduje iż stop zawiera więcej rozpuszczonej miedzi niż wynosi jego granica rozpuszczalności w temperaturze otoczenia. Stop, dążąc do osiągnięcia równowagi, usiłuje wydzielić nadmiar rozpuszczonej miedzi w postaci dyspersyjnych cząstek. Następuje to samorzutnie w określonym czasie i nosi nazwę starzenia.

Modyfikacja stopów Al-Cu ma za zadanie rozdrobnienie ziaren, poprzez wprowadzenie dodatkowych zarodków krystalizacji. Zmniejsza się wtedy powierzchnia granic ziaren. Do modyfikacji stosujemy takie pierwiastki jak:

• Tytan

• Bor

• Wanad

• Cyrkon

Stosuje się również zaprawy, np. Al-Ti, Al-Ti-Br, Al-Cu-Si

2.Przebieg ćwiczenia.

W trakcie zajęć przeprowadziliśmy wytop w piecu indukcyjnym tyrystorowym o pojemności 25kg. Wewnątrz pieca umieściliśmy tygiel o pojemności 3kg. Wewnątrz tygla umieściliśmy aluminium oraz miedź i przystąpiliśmy do topienia. Po roztopieniu i przegrzaniu do temperatury 690-730°C przystąpiliśmy do zalewania dwóch kokili do badania skłonności do pękania metodą Niehenziego i Tatiura (walcowa).

Uzyskaliśmy odlewy o następującym kształcie:

Linią przerywaną zostały zaznaczone miejsca, w których doszło do pęknięcia próbki. Oznaczono w tych miejscach wartości (w mm) jakie miały pęknięcia.

3. Wnioski

Wykonane przez nas odlewy służą do określenia skłonności stopów do pękania na gorąco. W naszym przypadku jest to spowodowane dużą skłonnością do pęknięć na gorąco stopów Al-Cu, co wynika z obecności w krzepnącym odlewie fazy międzymetalicznej CuAl2, oraz dużych granic ziarn. Wykonane przez nas próbki umożliwiają określenie w jakim stopniu dochodzi do pęknięć, przy czym dokładniejsze wyniki otrzymujemy podczas stosowania próby walcowej. Dodatki niewielkich ilości żelaza do stopów Al.-Cu zmniejszają skłonność tych stopów do pękania na gorąco.