Ferrometalen worden veel gebruikt in de technische industrie vanwege hun superioriteit, scala aan mechanische eigenschappen en lagere kosten.Toch worden non-ferrometalen ook in verschillende toepassingen gebruikt vanwege hun specifieke eigenschappen in vergelijking met ferrolegeringen, ondanks hun over het algemeen hoge kosten.Gewenste mechanische eigenschappen kunnen in deze legeringen worden verkregen door middel van bewerkingsharden, verouderingsharden, enz., maar niet door normale warmtebehandelingsprocessen die worden gebruikt voor ferrolegeringen.Enkele van de belangrijkste non-ferro materialen van belang zijn aluminium, koper, zink en magnesium
1. Aluminium
Van alle non-ferro legeringen zijn aluminium en zijn legeringen de belangrijkste vanwege hun uitstekende eigenschappen.Enkele eigenschappen van puur aluminium waarvoor het wordt gebruikt in de technische industrie zijn:
- 1) Uitstekende thermische geleidbaarheid (0,53 cal/cm/C)
- 2) Uitstekende elektrische geleidbaarheid (376 600/ohm/cm)
- 3) Lage massadichtheid (2,7 g/cm)
- 4) Laag smeltpunt (658C)
- 5) Uitstekende corrosieweerstand:
- 6) Het is niet giftig.
- 7) Het heeft een van de hoogste reflectiviteiten (85 tot 95%) en een zeer lage emissiviteit (4 tot 5%)
- 8) Het is zeer zacht en kneedbaar waardoor het zeer goede fabricage-eigenschappen heeft.
Enkele van de toepassingen waar puur aluminium over het algemeen wordt gebruikt, zijn in elektrische geleiders, lamellen van radiatoren, airconditioningseenheden, optische en lichtreflectoren, en folie en verpakkingsmaterialen.
Ondanks de bovenstaande nuttige toepassingen wordt puur aluminium niet veel gebruikt vanwege de volgende problemen:
- 1) Het heeft een lage treksterkte (65 MPa) en hardheid (20 BHN)
- 2. Het is erg moeilijk om te lassen of te solderen.
De mechanische eigenschappen van aluminium kunnen aanzienlijk worden verbeterd door te legeren.De belangrijkste gebruikte legeringselementen zijn koper, mangaan, silicium, nikkel en zink.
Aluminium en koper vormen de chemische verbinding CuAl2.Boven een temperatuur van 548 C lost het volledig op in vloeibaar aluminium.Wanneer dit wordt afgeschrikt en kunstmatig verouderd (langdurig vasthouden bij 100 - 150C), wordt een geharde legering verkregen.Het CuAl2, dat niet verouderd is, heeft geen tijd om neer te slaan uit de vaste oplossing van aluminium en koper en bevindt zich dus in een onstabiele positie (oververzadigd bij kamertemperatuur).Door het verouderingsproces worden zeer fijne deeltjes CuAl2 neergeslagen, waardoor de legering sterker wordt.Dit proces wordt oplossingsharding genoemd.
De andere gebruikte legeringselementen zijn tot 7% magnesium, tot 1, 5% mangaan, tot 13% silicium, tot 2% nikkel, tot 5% zink en tot 1,5% ijzer.Daarnaast kunnen ook titaan, chroom en columbium in kleine percentages worden toegevoegd.De samenstelling van enkele typische aluminiumlegeringen die worden gebruikt bij permanent gieten en spuitgieten wordt gegeven in Tabel 2. 10 met hun toepassingen.De mechanische eigenschappen die van deze materialen worden verwacht nadat deze zijn gegoten met behulp van permanente mallen of drukgieten, worden weergegeven in tabel 2.1
2. Koper
Net als aluminium vindt puur koper ook een brede toepassing vanwege de volgende eigenschappen:
- 1) De elektrische geleidbaarheid van puur koper is hoog (5,8 x 105 /ohm/cm) in zijn puurste vorm.Elke kleine onzuiverheid verlaagt de geleidbaarheid drastisch.Zo vermindert 0,1% fosfor de geleidbaarheid met 40%.
- 2) Het heeft een zeer hoge thermische geleidbaarheid (0.92 cal/cm/C)
- 3) Het is een zwaar metaal (soortelijk gewicht 8,93)
- 4) Het kan gemakkelijk worden samengevoegd door te solderen;
- 5) Het is bestand tegen corrosie,
- 6) Het heeft een aangename kleur.
Zuiver koper wordt gebruikt bij de vervaardiging van elektrische draden, stroomrails, transmissiekabels, koelkastbuizen en leidingen.
De mechanische eigenschappen van koper in zijn puurste staat zijn niet erg goed.Het is zacht en relatief zwak.Het kan winstgevend worden gelegeerd om de mechanische eigenschappen te verbeteren.De belangrijkste legeringselementen die worden gebruikt zijn zink, tin, lood en fosfor.
De legeringen van koper en zink worden messing genoemd.Met een zinkgehalte tot 39% vormt koper een enkelfasige (α-fase) structuur.Dergelijke legeringen hebben een hoge ductiliteit.De kleur van de legering blijft rood tot een zinkgehalte van 20%, maar wordt daarna geel.Een tweede structurele component genaamd β-fase verschijnt tussen 39 en 46% zink.Het is eigenlijk de intermetallische verbinding CuZn die verantwoordelijk is voor de verhoogde hardheid.De sterkte van messing wordt verder vergroot wanneer kleine hoeveelheden mangaan en nikkel worden toegevoegd.
De legeringen van koper met tin worden brons genoemd.De hardheid en sterkte van brons nemen toe met een plooi in het tingehalte.De ductiliteit wordt ook verminderd met de toename van het tinpercentage boven 5. Wanneer ook aluminium wordt toegevoegd (4 tot 11%), wordt de resulterende legering aluminiumbrons genoemd, dat een aanzienlijk hogere corrosieweerstand heeft.Brons is relatief duur in vergelijking met messing vanwege de aanwezigheid van tin, een duur metaal.
3. Andere non-ferrometalen
Zink
Zink wordt voornamelijk gebruikt in de techniek vanwege zijn lage smelttemperatuur (419,4 C) en hogere corrosieweerstand, die toeneemt met de zuiverheid van zink.De corrosieweerstand wordt veroorzaakt door de vorming van een beschermende oxidelaag op het oppervlak.De belangrijkste toepassingen van zink zijn het verzinken om staal te beschermen tegen corrosie, in de grafische industrie en voor spuitgieten.
De nadelen van zink zijn de sterke anisotropie die wordt vertoond onder vervormde omstandigheden, gebrek aan vormvastheid onder verouderingsomstandigheden, een vermindering van de slagvastheid bij lagere temperaturen en de gevoeligheid voor intergranulaire corrosie.Het kan niet worden gebruikt voor service boven een temperatuur van 95 ° C, omdat het een aanzienlijke vermindering van de treksterkte en hardheid zal veroorzaken.
Het wijdverbreide gebruik in spuitgietwerk is omdat het een lagere druk vereist, wat resulteert in een langere levensduur van de matrijs in vergelijking met andere spuitgietlegeringen.Verder heeft het een zeer goede bewerkbaarheid.De afwerking die wordt verkregen door het spuitgieten van zink is vaak voldoende om verdere verwerking te rechtvaardigen, behalve het verwijderen van de flits die in het scheidingsvlak aanwezig is.
Magnesium
Vanwege hun lichte gewicht en goede mechanische sterkte worden magnesiumlegeringen bij zeer hoge snelheden gebruikt.Voor dezelfde stijfheid hebben magnesiumlegeringen slechts 37, 2% van het gewicht van C25-staal nodig, waardoor gewicht wordt bespaard.De twee belangrijkste legeringselementen die worden gebruikt, zijn aluminium en zink.Magnesiumlegeringen kunnen zandgegoten, permanent gegoten of gegoten worden.De eigenschappen van zandgegoten componenten van magnesiumlegering zijn vergelijkbaar met die van permanent gegoten of gegoten componenten.De spuitgietlegeringen hebben over het algemeen een hoog kopergehalte, zodat ze kunnen worden gemaakt van de secundaire metalen om de kosten te verlagen.Ze worden gebruikt voor het maken van autowielen, krukkasten, enz. Hoe hoger het gehalte, hoe hoger de mechanische sterkte van magnesiumlegeringen zoals gewalste en gesmede onderdelen.Magnesiumlegeringen kunnen gemakkelijk worden gelast door de meeste traditionele lasprocessen.Een zeer nuttige eigenschap van magnesiumlegeringen is hun hoge bewerkbaarheid.Ze vereisen slechts ongeveer 15% van het vermogen voor bewerking in vergelijking met staal met een laag koolstofgehalte.
Posttijd: 18 december-2020