Stop aluminium z manganem

Stopy glinowo -manganowe ( stopy AlMn ) to stopy aluminium zawierające mangan (Mn) jako główny pierwiastek stopowy . Składają się głównie z aluminium (Al); Oprócz manganu, który ma największy udział pierwiastków stopowych (około 1%), może zawierać również żelazo (Fe), krzem (Si), magnez (Mg) lub miedź (Cu). AlMn jest używany prawie wyłącznie jako stop do przeróbki plastycznej i jest przetwarzany na arkusze lub profile przez walcowanie lub wytłaczanie . Stopy są odporne na korozję , mają niską wytrzymałość jak na stopy aluminium i nie mogą być utwardzane (poprzez obróbkę cieplną ) . Są znormalizowane w serii 3000.

Aplikacje

Stopy glinowo-manganowe są używane do zastosowań o niskich wymaganiach wytrzymałościowych, a ze względu na ich odporność na korozję mogą być również używane w środowiskach chemicznych i spożywczych. Dlatego AlMn nie jest materiałem konstrukcyjnym , ale materiałem funkcjonalnym .

AlMn jest przetwarzany na puszki na napoje i zwykle używany jako materiał opakowaniowy . Stosowany jest na aparaturę i rury w przemyśle chemicznym , do pokryć dachowych, okładzin ściennych , zbiorników ciśnieniowych , rolet , bram rolowanych oraz do wymienników ciepła .

Wpływy pierwiastków stopowych

Mangan łączy się z aluminium, tworząc fazy międzymetaliczne, zwiększając w ten sposób wytrzymałość. Każdy procent manganu zwiększa wytrzymałość o około 42 MPa. Żelazo i krzem to najczęściej niepożądane elementy towarzyszące, których nie można całkowicie usunąć. Magnez i miedź lepiej zwiększają wytrzymałość (70–85 MPa na% Mg) i są dodawane do stopu w celu zwiększenia wytrzymałości.

Fazy

Binarne fazy glinowo-manganowe

Glin i mangan są częściowo mieszalne w stanie stałym. Tworzą również różne fazy międzymetaliczne .

Eutektyczny pomiędzy aluminium i Al 6 Mn, 1,3% Mn, 660 ° C, podczas gdy czysty stopione aluminium w 660.2 ° C W starszej literaturze można również znaleźć wartości 1,8% i 657 ° C lub 658 ° C.

Powyżej 710 ° C powstaje Al 4 Mn z zawartością Mn co najmniej 4%. Jednak tak wysokie poziomy nie są wykorzystywane technicznie. Poniżej 510 ° C lub 511 ° C tworzy się Al 12 Mn.

Rozpuszczalność manganu w mieszanym krysztale glinu gwałtownie spada wraz ze spadkiem temperatury i jest bliska zeru w temperaturze pokojowej.

Fazy ​​w materiałach AlMn z innymi pierwiastkami

Niektóre materiały AlMn nadal zawierają dodatki żelaza (Fe) lub krzemu (Si). Tworzą one fazy Al 3 Fe, Al 8 Fe 2 Si, Al 5 FeSi, Al 15 Si 2 (Mn, Fe) 3 . Ponadto kryształy mieszane występują w postaci Al 12 (Mn, Fe) 3 Si.

  • Ze stopu Al 3 Fe i Al 6 (Mn, Fe), aluminium i Al 15 Si 2 (Mn, Fe) 3 powstają w temperaturze 648 ° C
  • Ze stopu Al 3 Fe, aluminium, Al 15 Si 2 (Mn, Fe) 3 i Al 8 Fe 2 Si powstają w temperaturze poniżej 630 ° C
  • Ze stopu i Al 8 Fe 2 Si, aluminium, Al 5 FeSi i Al 15 Si 2 (Mn, Fe) 3 powstają w temperaturze około 600 ° C
  • Ze stopu i Al 5 FeSi, aluminium, krzem i Al 15 Si 2 (Mn, Fe) 3 powstają w temperaturze około 565 ° C

Struktura

Struktura po odlewania w sztaby lub płyt składają się głównie z przesyconego roztworu stałego i wytrąca obszarów z faz zawierających mangan, którego wielkość wynosi około 100 urn. Duża część manganu (około 0,7 do 0,9%) jest nadal rozpuszczona w aluminium, ponieważ szybkości chłodzenia po odlewaniu są zbyt duże, aby cały mangan mógł zostać oddzielony przez dyfuzję . Powodem tego jest również bardzo niska prędkość dyfuzji manganu w aluminium.

Struktura zmienia się poprzez homogenizację i przekształcanie (walcowanie, kucie). Różne fazy są oddzielone od podstawowej konstrukcji aluminiowej, której rozmiar jest mniejszy niż jeden mikrometr. Cząsteczki te zwiększają wytrzymałość w porównaniu z czystym aluminium o około 25%. Są stabilne termicznie i trudno je ponownie rozpuścić. W stanie przekształconym i zhomogenizowanym występuje bardzo drobna struktura, większe obszary zawierające mangan ze stanu w stanie surowym nie są już obecne. Te drobno rozdrobnione cząstki również utrudniają wzrost ziarna, a tym samym poprawiają wytrzymałość materiału; jednakże ta poprawa jest tylko niewielka, ponieważ w przypadku materiałów aluminiowych jest ona na ogół tylko nieznacznie zależna od wielkości ziarna.

Obecność krzemu przyspiesza wytrącanie Al 12 (Mn, Fe) 3 Si. Jeśli jest wystarczająco dużo krzemu, Al 6 (Mn, Fe) przekształca się w Al 12 (Mn, Fe) 3 Si podczas homogenizacji .

Właściwości i stopy znormalizowane

razem
ustawienie		 kod Status Elastyczny
limit 		Wytrzymałość
na rozciąganie
odkształcenie przy złamaniu
AlMn1Cu 3003 O ( zmiękczony )
HX2 ( umocniony w 1/4 twardości) 		050 MPa
120 MPa 		110 MPa
140 MPa 		0029% 11%
00
AlMn1 3103 O
HX2 		045 MPa
115 MPa 		105 MPa
135 MPa 		0029% 11%
00

literatura

  • Friedrich Ostermann: Technologia aplikacji aluminium. 3. Wydanie. Springer, 2014, ISBN 978-3-662-43806-0 , s. 100-102.
  • Aluminiowa miękka oprawa. Tom 1: Podstawy i materiały. 16 edycja. Beuth-Verlag, Berlin / Wiedeń / Zurych 2002, ISBN 3-87017-274-6 , str. 104 f, 122.
  • George E. Totten, D. Scott MacKenzie: Handbook of Aluminium. Tom 1: Metalurgia fizyczna i procesy . Marcel Dekker, Nowy Jork / Bazylea 2003, ISBN 0-8247-0494-0 , s. 159f.

Indywidualne dowody

  1. ↑ Ostermann, s. 100.
  2. ^ Totten, MacKenzie, s. 160.
  3. ^ Aluminiowa kieszonkowa książka, s. 122.
  4. ^ Totten, MacKenzie, s. 160.
  5. ^ Ostermann, dodatek