Aliaje materiale ceramice și materiale compozite

Aliajele sunt materialele constituite din doua sau mai multe elemente, dintre care cel putin unul este metal si care prezinta proprietati deosebite, de cele ale elementelor componente. Aliajele se pot clasifica in :

-aliaje de tip solutii solide, care sunt amestecuri omogene atat in stare solida cat si in stare lichida si care se realizeaza intre metale asemanatoare, cu aceeasi retea cristalina si diferenta intre dimensiunile atomice mai mica de 15%. Exemple: K-Rb, Ni-Pd, Au-Ag, Au-Ni, Fe-Ni, Pt-Ir, Cu-Ni, Sb-As, etc.

-aliaje de tip combinatii intermetalice (amestecuri omogene in stare lichida, iar in stare solida prezinta mai multe faze); sunt caracteristice metalelor blocurilor s, p si subgrupa zincului. Pot fi stoechiometrice (Mg2Si, Mg3As2) sau nu (CuSi, CrSb).

-aliaje continand faze intermetalice intre metale tranzitionale (exceptie subgrupa Zn), metalele blocului s, IIIA si Pb.

Aliajele se mai pot clasifica si in functie de numarul elementelor componente in: binare, ternare, cuaternare, etc.

In continuare vor fi prezentate cateva din cele mai importante aliaje si utilizarile lor:

-aliaje de magneziu: rezistente la coroziune: Mg-Al (elektronul, magnalium) sau Mg-Mn; aliaje deformabile la cald prin forjare: Mg-Mn, Mg-Al-Zn, Mg-Zn-Zr, etc., usoare, cu proprietati asemanatoare Al, utilizate in aviatie, constructii usoare, corpuri de pompa.

-aliaje de aluminiu: densitate mica, conductibilitate electrica si termica mare, rezistenta la coroziune(Al-Si), cu proprietati mecanice superioare (duraluminiurile, ce contin adaosuri de Cu, Mg, Si, Mn), utilizate in constructii, industria aeronautica si chimica.

-aliaje antifrictiune pentru lagare (cuzineti): Sn-Sb, aliaje Pb-Sb pentru placile de la acumulatoare, aliaje Pb-Sn pentru lipirea moale (la 210-250 oC); aliaje cu puncte de topire joase, bronzuri(Cu-Zn-Sn) si aliaje usor fuzibile, utilizate ca sigurante de protectie( Sn-Bi), aliaje tipografice (Pb-Sn-Sb).

-aliaje de fier: aliaje Fe-C( fonte si oteluri), aliaje magnetice.

Fontele contin peste 1,7 % C si alte elemente : Si, Mn, S, P, sunt total lipsite de plasticitate, nu se pot prelucra prin forjare si laminare. Dupa intrebuintare se impart in: fonte cenusii (de turnatorie), fonte albe (de afinare), utilizate la confectionarea unor piese sau la obtinerea otelurilor, fonte speciale (aliate), utilizate la elaborarea otelurilor.

Otelurile sunt aliaje Fe-C cu continut de 0,1-1,7 % C, 0,3 % Si; 0,6 % Mn; 0,05 % P si 0,05 % S. Cele cu continut de C < 0,5% sunt moi, ductile, iar cele cu continut de C >1,4% sunt deosebit de dure si se utilizeaza la fabricarea sculelor speciale pentru taierea metalelor.

Fe este component al aliajelor magnetice, utilizate la fabricarea magnetilor permanenti, in industria electronica si electrotehnica (aliaje vicalloy: V-Co-Fe, cunife: Cu-Ni-Fe, permalloy :Ni-Mo-Mn-Fe, supermalloy: Ni-Fe-Mo).

-aliaje cu titan: cu duritate si rezistenta mecanica : ferotitanul (Fe-Ti), ferosilicotitanul (Fe-Si-Ti), oteluri widia (Fe-Ti-W-C-Co). Introdus in majoritatea fontelor si otelurilor Ti mareste duritatea si rezistenta la uzura.

-aliaje cu zirconiu: rezistente la actiunea acizilor clorhidric si sulfuric (Fe-Al-Ti-Zr); adaosul de Zr amelioreaza proprietatile altor aliaje: mareste rezistenta la compresiune si plasticitatea otelurilor, rezistenta la uzura a otelurilor de taiere rapida.

-aliaje cu vanadiu: ferovanadiul (Fe-V), oteluri cu continut de 0,25 - 0,5 % V utilizate la fabricarea arborilor cotiti ale motoarelor cu ardere interna, arcurilor de supape; oteluri de taiere rapida ( 0,5-2,5 % V), aliaje magnetice (vicalloy),

-aliaje cu crom : ferocromul (Cr-Fe), adaosul de Cr la aliajele de fier confera acestora rezistenta inalta, proprietati antiacide (inoxidabile), termostabilitate, refractaritate; utilizate la sculele de taiere rapida (Ni-Cr); aliaje pentru contacte electrice Cu-Cr, aliaje antimagnetice.

-aliaje cu molibden : feromolibdenul (Mo-Fe), otelurile cu adaos de Mo maresc rezistenta mecanica si la coroziune;

-aliaje cu wolfram: ferowolfram (W-Fe), otelurile aliate cu W prezinta rezistenta mecanica si duritate la temperaturi inalte.

-aliaje cu mangan: feromanganul (Mn-Fe), adaosul de Mn la oteluri, fonte, aliaje neferoase creste rezistenta la uzura prin frecare si adancimea de calire.

-aliaje de cobalt: stellit (Co-Cr-W) utilizat la fabricarea sculelor aschietoare, kantal (Co-Cr-Fe-Al) folosit la fabricarea rezistentelor electrice, aliaje magnetice.

-aliaje de nichel: au proprietati speciale electrice (constantan:Ni-Cu utilizat la fabricarea rezistentelor electrice); magnetice (permalloy, supermalloy, alni: Al-Ni-Fe, alnico .Al-Ni-Co, cunife), refractare (Ni-Mn utilizat la fabricarea electrozilor pentru bujii);anticorozive (monel:Ni-Cu-Fe-Si-Mn).

-aliaje de cupru, cele mai importante sunt alamele (Cu-Zn) si bronzurile (Cu cu alte metale : Sn, Be, Al, Pb, Zr, Cr, Mn, Ag, Cd) cu proprietati mecanice superioare. Aliajele melchior (Ni-Cu-Fe-Mn) si alpaca (Cu-Ni-Zn), sunt rezistente la coroziune, nichelina (Cu-Ni-Zn), se utilizeaza la fabricarea rezistentelor electrice.

-aliaje de argint si aur se utilizeaza in tehnica dentara, la confectionarea contactelor electrice si in telefonie, in tehnica bijuteriilor.

-aliajele mercurului, amalgame, sunt lichide (cu continut mic de metal strain) sau solide.