Alüminyum alaşımlarının eritilmesinin özellikleri

10 Eylül Alüminyum alaşımlarının eritilmesinin özellikleri

Posted at 04:02h in Kategorisiz by AdTech 0 Comments

0 Likes

Alüminyum alaşımlarının eritilmesinin özellikleri

Çoğu alüminyum alaşımının eritilmesi zor değildir. Magnezyum, çinko ve bazen bakır hariç olmak üzere alaşım bileşenleri, ligatürler şeklinde eklenir.
Kural olarak, pota fırınlarında küçük miktarlarda döküm alaşımlarının eritilmesinde koruyucu akı kullanılmaz. Zorunlu işlem, metalik olmayan kalıntıların ve çözünmüş hidrojenin arındırılmasıdır. Eritilmesi en zor olanlar, alüminyum-magnezyum ve çok bileşenli ısıya dayanıklı alaşımlardır.

Dövme alaşımları eritilirken, fırının cüruftan arındırılmasına ve önceki eritme kalıntılarının toplanmasına özel önem verilir.
Farklı bir alaşım kalitesine geçilirken, geçiş eritmelerine ek olarak, fırın ve karıştırıcılar da eski alaşım kalıntılarını temizlemek amacıyla yıkanır.
Yıkama için kullanılacak metal miktarı, fırın kapasitesinin en az dörtte biri kadar olmalıdır.
Yıkama sırasında metalin sıcaklığı, yıkamadan önce alaşımın döküm sıcaklığının 40-50 °C üzerinde tutulur.
Temizleme işlemini hızlandırmak için, fırın içindeki metal 8-10 dakika boyunca yoğun bir şekilde karıştırılır.

Yıkama işlemi için alüminyum veya yeniden eritme yöntemi kullanılır. Fırından çıkan metalin tamamen erimiş olduğu durumlarda, sadece akı maddeleriyle yıkama işlemiyle yetinilebilir. Erime alaşımları suya daldırılır
Hammadde yüklemesi şu sırayla gerçekleştirilir: alüminyum döküntü, hacimli atık, yeniden eritme malzemesi, ligatürler (saf metaller).
730 °C’yi aşmayan bir sıcaklıkta, kuru talaş ve küçük boyutlu hurdaların sıvı metale yüklenmesine izin verilir.
Bakır, 740–750 °С sıcaklıkta, silikon ise 700–740 °С sıcaklıkta bir çan kullanılarak eriyik içine eklenir.
Çinko, magnezyumdan önce eklenir; magnezyum ise genellikle metalin boşaltılmasından önce eklenir. Döküm alaşımları için izin verilen maksimum aşırı ısınma sıcaklığı 800-830 °C, dövme alaşımları için ise 750-760 °C’dir.
Alüminyum, havada eridiğinde oksitlenir. Başlıca oksitleyici maddeler oksijen ve su buharıdır. Bu gazların sıcaklığı ve basıncına ve etkileşimin kinetik koşullarına bağlı olarak, alüminyumun oksitlenmesi sonucunda alüminyum oksit (Al₂O₃) ile Al₂O ve AlO oluşur.
Oluşma olasılığı, sıcaklığın artması ve sistemdeki oksijen kısmi basıncının azalmasıyla birlikte artar.
Normal erime koşullarında, termodinamik açıdan kararlı faz, alüminyumda çözünmeyen ve onunla eriyebilir bileşikler oluşturmayan γ-Al₂O₃ katı alüminadır. 1200 °C’ye ısıtıldığında, γ-Al₂O₃, α-Al₂O₃’e yeniden kristalleşir. Oksidasyon ilerledikçe, sıcaklık ve maruz kalma süresine bağlı olarak katı ve sıvı alüminyumun yüzeyinde 0,1–10 µm kalınlığında yoğun ve dayanıklı bir oksit tabakası oluşur. Bu kalınlığa ulaşıldığında, oksijenin tabaka içinden difüzyonu keskin bir şekilde yavaşladığından oksidasyon pratik olarak durur.

Sıvı alüminyum alaşımlarının oksidasyon süreci oldukça karmaşıktır ve bu konuda yeterince araştırma yapılmamıştır. Mevcut literatür verileri, alaşım bileşenlerinin oksidasyon hızının oksijen basıncı, oksitlerinin ayrışma basıncı, alaşımdaki bileşenlerin konsantrasyonu, atomların oksijen atomlarına doğru difüzyon hızı, oksitlerin kendi aralarındaki etkileşimi vb. faktörlerin bir fonksiyonu olduğunu göstermektedir. Oksidasyon kinetiği, oksit filmlerinin sürekliliği, yoğunluğu ve mukavemeti tarafından belirlenir. Aynı konsantrasyonda, oksit oluşumu izobarik-izotermal potansiyeldeki en büyük düşüşle ilişkili olan en aktif elementler oksitlenir.

Çoğu alaşım elementi (bakır, silikon, manganez), VMem0 / mVMe ≥ 1 oranına sahip oldukları için alüminyumun oksidasyonunu ve oksit tabakasının koruyucu özelliklerini önemli ölçüde etkilemez. Bu elementlerin düşük konsantrasyonlarda bulunduğu ikili alüminyum alaşımlar üzerindeki oksit tabakası, saf γ-Al2O3’ten oluşur. Bu elementlerin içeriği önemli düzeyde olduğunda, γ-Al₂O₃ içinde alaşım elementlerinin oksitlerinden oluşan katı çözeltiler ve buna karşılık gelen spineller oluşur.
Alkali ve alkali toprak metaller (potasyum, sodyum, baryum, lityum, kalsiyum, stronsiyum, magnezyum) ile çinko (0,05-0,1%), alüminyumun oksidasyonunu büyük ölçüde artırır. Bunun nedeni, bu elementlerin oksitlerinin gevşek ve gözenekli yapısıdır. Bu durumda oluşan çift oksit tabakası, alkali ve alkali toprak metallerin oksitleriyle zenginleştirilir. Çinkonun zararlı etkilerini nötralize etmek için alüminyum eriyiklerine 0,1-1,15% Mg eklenir.
Alüminyumun magnezyum ile oluşturduğu alaşımlar, değişken bileşimde bir oksit tabakası oluşturur. 0,005% (kütlece) gibi düşük bir magnezyum içeriğinde, oksit tabakası γ-Al₂O₃ yapısına sahiptir ve γ-Al₂O₃ içinde MgO’nun bir katı çözeltisidir; 0,01-1,0% Mg içeriğinde, oksit tabakası değişken bileşimli spinel (MgO * Al₂O₃) ve magnezyum oksit kristallerinden oluşur; 1,5% Mg'den fazla içeriğinde ise oksit tabakası neredeyse tamamen magnezyum oksitten oluşur.
Berilyum ve lantan, alüminyum alaşımlarının oksidasyonunu yavaşlatır. 0,01% berilyum veya lantan ilavesi, Al — Mg alaşımlarının oksidasyon hızını alüminyum oksidasyon seviyesine indirger. Bu elementlerin koruyucu etkisi, berilyum ve lantan oksitleriyle oluşan gözeneklerin doldurulması yoluyla oksit tabakasının sıkılaşmasıyla açıklanmaktadır.
Flor ve gaz halindeki florürler (SiF₄, BF₃, SF₆ vb.), alüminyum eriyiklerinin oksitlenme eğilimini büyük ölçüde azaltır.