Czyste aluminium jest miękkie, ponieważ dyslokacje mogą stosunkowo łatwo przemieszczać się w jego sieci krystalicznej. Stopowanie zwiększa twardość aluminium poprzez wprowadzenie atomów substancji rozpuszczonej, które zniekształcają sieć krystaliczną, oraz twardych cząstek międzymetalicznych lub cząstek drugiej fazy, które utrudniają odkształcanie. Stopy poddawane obróbce cieplnej zyskują dodatkową wytrzymałość, gdy obróbka rozpuszczająca, hartowanie i starzenie powodują powstanie drobnoziarnistego rozkładu osadów. Na odporność na odkształcenia plastyczne wpływają również obróbka na zimno oraz struktura ziarna. Ostateczna twardość zależy zatem od składu, rozkładu faz, obróbki cieplnej, stanu utwardzenia oraz historii obróbki, a nie wyłącznie od zawartości aluminium.
Czyste aluminium jest miękkie, ponieważ dyslokacje przemieszczają się stosunkowo łatwo w jego sieci krystalicznej o układzie sześciennym z centrą na ścianie. Stopy aluminium są twardsze, ponieważ dodatek pierwiastków stopowych i obróbka cieplna wprowadzają przeszkody, które utrudniają ten ruch.
Kiedy atomy domieszki rozpuszczają się w aluminium, ich różne rozmiary atomowe powodują zniekształcenie sieci krystalicznej. Powstałe w ten sposób lokalne pola naprężeń oddziałują z dyslokacjami, przez co do odkształcenia plastycznego potrzebne jest większe naprężenie. Efekt wzmocnienia zależy od rodzaju i ilości substancji rozpuszczonej oraz od tego, ile jej pozostaje w roztworze stałym.
Pierwiastki stopowe mogą również tworzyć związki międzymetaliczne lub inne fazy drugorzędne. Cząstki te są zazwyczaj znacznie twardsze od matrycy aluminiowej i utrudniają ruch dyslokacji. Mechaniczna mieszanka miękkiej matrycy i twardego związku charakteryzuje się zatem większą twardością niż czyste aluminium, chociaż nadmierna ilość kruchych związków może zmniejszyć plastyczność i wytrzymałość.
Stopy aluminium poddawane obróbce cieplnej można poddać obróbce rozpuszczalnikowej, hartowaniu i starzeniu. Podczas starzenia z przesyconego roztworu stałego powstaje drobna dyspersja osadów. Ciasno rozmieszczone cząstki spójne lub półspójne silnie hamują przemieszczanie się dyslokacji. W miarę wzrostu osadów i zmiany odległości między nimi twardość najpierw wzrasta do wartości szczytowej, a następnie może spaść w trakcie nadmiernego starzenia.
Twardość nie zależy wyłącznie od zawartości aluminium. Odzwierciedla ona skład stopu, poziom substancji rozpuszczonych, rodzaj i rozmieszczenie związków chemicznych, strukturę ziarna, obróbkę na zimno oraz warunki obróbki cieplnej. Dlatego dwa stopy aluminium lub ten sam stop w różnych stanach utwardzenia mogą wykazywać bardzo różne wartości twardości.
Udostępnij swój rysunek, materiał, docelową tolerancję lub pytanie dotyczące zastosowania. Nasz zespół inżynierów może pomóc w przeanalizowaniu trasy obróbki i zasugerować praktyczny następny krok.
Przewodnik po materiałach
Wodór jest główną przyczyną porowatości spoin aluminiowych. Jego rozpuszczalność gwałtownie spada w miarę krzepnięcia stopionego aluminium, a gwałtowne schładzanie powoduje...
Przeczytaj artykułPrzewodnik po materiałach
Stopy tytanu łączą w sobie niską gęstość, wysoką wytrzymałość, odporność na korozję oraz dobre właściwości użytkowe zarówno w wysokich, jak i kriogenicznych temperaturach. Te zalety wiążą się z wysokimi wymaganiami...
Przeczytaj artykułPrzewodnik po materiałach
Tytan i stopy tytanu łączą w sobie wysoką wytrzymałość właściwą, odporność na wysoką temperaturę oraz odporność na korozję, a jednocześnie spełniają rygorystyczne wymagania dotyczące obróbki w wysokich temperaturach. Niniejszy przewodnik wyjaśnia, jak w praktyce...
Przeczytaj artykułPrzewodnik po materiałach
Stopy aluminium rozwijały się równolegle z lotnictwem, przechodząc od wczesnych odlewów silnikowych do wysoce wytrzymałych i odpornych na uszkodzenia konstrukcji płatowca. Niniejszy przewodnik wyjaśnia rolę...
Przeczytaj artykuł
