Neželezné kovy a jejich slitiny Al, Cu, Ti, Mg, Ni, Mo, Sn, Pb a jejich slitiny Neželezné kovy - definice nZe všech chem. prvků tvoří asi tři čtvrtiny kovy. nKromě Fe se ostatní technické kovy nazývají neželezné. nNeželezné kovy se používají v případech, kdy lze plně využít jejich vlastností, nedostatek rud nebo obtížná výroba » vysoká cena. nNeželezné kovy se uplatňují jako legující prvky ve slitinách Fe s C – ocelích a litinách. nV odvětvích - elektrotechnice, tepelné technice, automobilním a leteckém průmyslu, ve speciálních aplikacích. n ¨ ¨ Rozdělení neželezných kovů ¨Podle teploty tání: -s nízkou teplotou tání (Sn, Pb, Zn, ..), -se střední teplotou tání (Cu, Ni, Co, ..), -s vysokou teplotou tání (Zr, Nb, W, Mo, ..). ¨Podle měrné hmotnosti: ¨lehké (pod 5000 kg/m3 – Al, Mg, Ti, ..), ¨těžké (nad 5000 kg/m3 – Cu, Ni ..). ¨ ¨Ušlechtilé kovy (Ag, Au, Pt, Os) ¨Radioaktivní kovy ¨ ¨ Rozdělení neželezných kovů nHliník (Al) a jeho slitiny. nMěď (Cu) a slitiny mědi. nHořčík (Mg), Nikl (Ni), Kobalt (Co), Titan (Ti) a jejich slitiny. nCín (Sn), Olovo (Pb) a jejich slitiny. n ¤Použití kovů v aplikacích pro vysoké ¤ nebo nízké teploty, korozní prostředí. ¨ Rm-T Al a slitiny hliníku ¨Hliník (Al) je stříbrobílý, lehký a tvárný kov, dobrý vodič tepla a el. proudu. Jde o nejrozšířenější kov v zemské kůře a druhý nejvýznamnější po Fe. ¨Za normálních podmínek je Al velmi stálý, při zahřátí se slučuje zejména s O = Al2O3. ¨Pro výrobu Al je nejvýznamnější ruda bauxit (Al2O3 s vázanou vodou). ¨Hlavní oblasti použití Al – elektrotechnický průmysl, chemický a potravinářský průmysl, obaly a ochranné povlaky, široké uplatnění v automobilovém a leteckém průmyslu. Slitiny hliníku ¨Slitiny hliníku: 1)Slévárenské (Al-Si, Al-Mg) 2)Určené ke tváření -Vytvrditelné (Al-Cu-Mg tj. Dural) -Nevytvrditelné (Al-Mn) - ¨ Silumín Dural AlCu4Mg - rovnovážný stav (segreg CuAl2) 3 NŽK%201-2a Slitiny hliníku ¨Slitiny hliníku ( k tváření - I, slévárenské – II): - ¨ Výroba hliníku ¨Základní surovina pro výrobu Al je bauxit (Al2O3) ¨ z taveniny Al2O3 ¨ ve směsi s kryolitem ¨ se elektrolyticky ¨ získává kovový hliník. ¨ kryolit – minerál Na3AlF6 ¨ 1890 – průmyslová výroba ¨ - ¨ Cu a slitiny mědi nMěď (Cu) je kov načervenalé barvy s výbornou tepelnou i elektrickou vodivostí, velmi dobrou tvárností. Má výbornou korozní odolnost (i proti chemikáliím). nCu se vyznačuje dobrou obrobitelností a svařitelností, ale špatnou slévatelností. nV přírodě se Cu nejčastěji vyskytuje vázána na síru (nejběžnější je chalkopyrit – CuFeS2, dále bornit – Cu3FeS3). nOblasti použití Cu – v elektrotechnice jako elektrovodný materiál, střešní krytina, nádoby v potravinářském průmyslu, Velká část Cu se používá k výrobě slitin (mosazí nebo bronzů). pg-27-11 Copper Nejvýznamnější slitiny mědi ¤Mosazi – slitiny mědi a zinku. ¤Ozdoby, drobné součásti, tvrdé pájky, plechy.. ¤Bronzy – slitiny mědi a cínu (případně další prvky Al, Ni). ¨ Významné ve starověku – doba bronzová. V současnosti: ozdoby, sochy, součásti namáhané otěrem – sedla ventilů, ozubená kola, ložiskové pánve.. bronz cínový homogenní po odlití Ti a slitiny titanu ¨Titan je sedmým nejrozšířenějším kovem v zemské kůře. V malém množství je obsažen ve většině minerálů a mezi jeho nejvýznamnější rudy patří ilmenit (FeTiO3 oxid železnato-titaničitý) a rutil (TiO2 - oxid titaničitý). ¨Titan je velmi tvrdý a lehký kov ocelového vzhledu s dobrou odolností proti korozi. ¨ ¨ ¨ ¨Běžné hutní metody, jsou u výroby titanu problematické (vysoká afinita ke kyslíku). Slitiny titanu se přetavují ve vakuových indukčních pecích a ve vakuu se i odlévají. ¨ ¤ Ti a slitiny titanu ¨Nákladná výroba => 1. použití ve zbrojním průmyslu, letectví a raketové technice, kosmonautice. ¨Problematická zpracovatelnost: -obrobitelnost titanu je horší než u ostatních kovů, povrch obrobku bývá křehký vlivem kyslíku a dusíku. Nízká tepelná vodivost způsobuje nalepování na břit obráběcího nástroje a tím jeho rychlejší otupení; -tvářením titanu vzniká výrazná textura, která způsobuje anizotropii vlastností. nPro svoji vysokou korozní odolnost a biokompatibilitu se používá v lékařství – náhrady a implantáty. ¨ ¨ ¤ Ti a slitiny titanu ¨ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤Vojenská technika => medicína => spotřební zboží Thompson and Austin Moore Endoprostheses SR-71 Blackbird sna139 Mg a slitiny hořčíku nHořčík (Mg) je velmi lehký, za studena špatně tvařitelný. nPři vyšších teplotách je velmi reaktivní a jeho výroba a zpracování jsou obtížné. nOblasti použití Mg – jako redukční činidlo při výrobě Ti, nebo modifikátor při výrobě tvárné litiny, přísada do slitin Al (dobrá pevnost a odolností proti korozi), vlastní slitiny Mg (zejména slévárenské slitiny pro automobilový a letecký průmysl - použití jako náhrada slitin Al). ¤ mgseihin hondawheels Ni a slitiny niklu nNi - kov s velmi dobrou korozní odolností a dobrými mechanickými vlastnostmi - vysoká vrubová houževnatost i při nízkých teplotách. nSuperslitiny niklu – skupina materiálů ¨na bázi Ni-Cr, Ni-Co, Ni-Fe, které ¨mají mimořádně dobré vlastnosti ¨za vysokých teplot (žáruvzdornost - ¨odolnost proti vysokoteplotní korozi, ¨žárupevnost - odolnost proti creepu). ¤ 005 Ni a slitiny niklu nOblasti použití Ni – jako přísada do legovaných ocelí, kde zvyšuje zejména vrubovou houževnatost při nízkých teplotách, v elektrotechnice se Ni využívá pro regulační odpory či odporové teploměry, jako konstrukční materiál se používá pro ventilová sedla či součásti parních armatur, významná přísada v korozivzdorných ocelích. ¤ Co a slitiny kobaltu ¨Jeho obsah v zemské kůře je výrazně nižší než třeba u Ni. V přírodě se nevyskytují rudy s výrazným podílem kobaltu. Co vždy doprovází niklové rudy a nalezneme jej i jako doprovodný prvek v sulfidických rudách Cu nebo Pb. ¨Významné jsou slitiny na bázi kobaltu se obecně vyznačují dobrou odolností proti opotřebení, jsou korozivzdorné a žáruvzdorné. ¨Chrommolybdenová slitina kobaltu ¨se používá jako náhrada kloubů. ¨Součásti z kobaltových slitin se ¨používají pro vysokoteplotní aplikace. ¤ 5864 Pb, Sn a jejich slitiny ¨Olovo (Pb) je nízkotavitelný, měkký, velmi těžký (11340 kg/m³), toxický kov. Na vzduchu se na něm tvoří šedobílá vrstvička oxidů. ¨Cín (Sn) - stříbrobílý lesklý kov, měkký, ale velmi tvárný, nízkotavitelný, používaný člověkem již od starověku. Cín má v normálním prostředí velmi dobrou odolnost proti korozi a je zdravotně nezávadný. ¨ Významné jsou slitiny Sn-Pb - měkké pájky s teplotou tavení do 325°C (Sn-Pb). ¨ Pájka – nízkotavitelný kov nebo nebo slitina kovů, určené k spojování jiných kovů (technologie pájení) např. pájení měděných trubek, letování konzerv. ¤ Sn a Pb - pájky ¨ S eutektickým složením tavitelné při teplotách okolo 180°C. ¨ Ekologicky problematické Pb – hledají se náhrady např. na bázi stříbra. ¨Pájky pro: -elektrotechnický průmysl 60:40 (Sn:Pb) -dříve v potravinářství 99:1 (Sn:Pb) ¨ ¤ Sn a Pb - kompozice ¨ Kompozice se používají na kluzná ložiska a jsou: ¨- olověné (Pb-Sn) ¨- cínové (Sn-Sb-Cu). ¨V praxi se používají kompozice Pb-Sb16-Sn16-Cu viz. obr. ¨Pro zaručení optimální životnosti se vyrábí tenkostěnná kluzná ložiska s ocelovou pánví a výstelkou z kompozice o tloušťce 0,1 – 0,5 mm. ¤ img163 výstelka Závěr ¨Literatura: ¨[1] Askeland, D.R. The Science and Engineering of Materials. Chapman & Hall, 1996. ¨[2] Ptáček a kol. Nauka o materiálu I a II. CERM, 2003, 520+396 s. ¨[3] Hluchý, M., Kolouch, J. Strojírenská technologie 1. Scientia, 2007, 266 s. ¨[4] internet ¨[5] internet < http://ime.fme.vutbr.cz/studijni opory.html > ¨ ¨ 0471736961!w234