Jeden z najczęściej występujących pierwiastków na ziemi – glin, którego oznaczenie w układzie okresowym to Al od łacińskiego aluminium. Pomijając polską nazwę łatwo więc skojarzyć go z wszechobecnym dziś aluminium. A raczej jego stopami, ponieważ czysty glin ma niską wytrzymałość oraz dużą plastyczność. Do takich stopów zalicza się tytułowe duraluminium.

Duraluminium – szczypta historii

Powszechny internet donosi, że duraluminium zostało wynalezione przez przypadek. Ile jest przypadku w badaniach nowego materiału? Niewiele, ale fakt, że przerwano je na parę dni już sporo zmienił. Przerwa ta spowodowała jedno z najistotniejszych odkryć w metalurgii stopów aluminium, a mianowicie proces jego utwardzania. Dodatkowe kilkadziesiąt godzin pozwoliło na naturalne zestarzenie się aluminium. Konsekwencją był znaczny wzrost twardości gotowego stopu. Niespodziewanie stał się on atrakcyjnym materiałem a nowina o tym, rozeszła się po kręgu naukowym radosnym brzmieniem niczym skala durowa. Stąd właśnie pochodzi nazwa duraluminium… Oczywiście geneza tej nazwy jest mocno koloryzowana. Tak naprawdę wzięła się ona od łacińskiego słowa durus czyli twardy.

Skład duraluminium

Stopy aluminium z głównym dodatkiem miedzią (Cu) ok.3,5-4,5% oraz mniejszymi ilościami magnezu (Mg) czasami również z dodatkiem manganu (Mn), żelaza (Fe) lub krzemu (Si) są nazywane duraluminium, duralami jak i duralami miedziowymi. Zwiększenie stężenia Cu oraz Mg powoduje podwyższenie własności wytrzymałościowych i zmniejszenie własności plastycznych oraz podatności durali na obróbkę plastyczną. Zgodnie z obowiązującą normą oznaczania IADS (The International Aluminium Designation System) duraluminium należy do serii 2xxx stopów aluminium.

Poza wymienionym powyżej duraluminium istnieją jeszcze stopy serii 7xxx, które nazywane są duralami cynkowymi. To czteroskładnikowe stopy aluminium z cynkiem, zawierające magnez i miedź. Dzięki takiemu składowi wykazują najwyższe własności wytrzymałościowe ze wszystkich stopów aluminium. W stanie utwardzonym ich wytrzymałość na rozciąganie osiąga 700 MPa.

Duraluminium zastosowanie

Durale dzięki swoim właściwościom wytrzymałościowym, twardości oraz niskiej masie ok. 2800 kg/m³ mają bardzo szeroki wachlarz zastosowań:duraluminium wieża

Durale miedziowe stosuje się nie tylko w budownictwie. Przede wszystkim mogą zostać wykorzystane na elementy maszyn, pojazdów mechanicznych, taboru kolejowego czy samolotów. Jednak korozyjność ogranicza ich zastosowanie.

Durale cynkowe z kolei wykorzystuje się najczęściej w budownictwie m.in. jako konstrukcja nośna wież i masztów telekomunikacyjnych. Lecz niska odporność na działanie podwyższonej temperatury ogranicza ich stosowanie. Również durale cynkowe mają obniżoną odporność na korozję, ale za to nadają się do obróbki skrawaniem oraz spawania.

Utwardzanie duraluminium

Dural uzyskuje się poprzez umacnianie wydzieleniowe stopów aluminium składających się z wymienionych już powyżej pierwiastków. Umacnianie to polega na rozpuszczaniu, przesycaniu i starzeniu.

Stop w temperaturze pokojowej składa się z dwóch faz:

  • osnowy z kryształów roztworu stałego α – aluminium
  • kryształów fazy międzymetalicznej θ – dodatek np. miedzi (CuAl2)

Aby uzyskać dural stop jest rozgrzewany do ok 450-550oC, do momentu aż rozpuszczony roztwór stanie się jednorodny. Następnie odbywa się przesycanie, czyli na tyle szybkie studzenie aby z roztworu α nie zdążyła się wydzielić faza θ. Tak otrzymany stop poddaje się starzeniu, które może być naturalne lub sztuczne. Polega ono na wydzielaniu się fazy θ, lecz w bardzo drobnych strukturach we wnętrzu stopu. Starzenie naturalne odbywa się w temperaturze pokojowej, dzięki czemu uzyskuje się najwyższe twardości. Problemem staje się jednak długi czas, ponieważ trwa to minimum kilka dni (ok. 96 godzin). Znaczne szybsze jest starzenie sztuczne, które przeprowadza się w podwyższonej temperaturze.

W zależności od stopu i efektu jaki chce się uzyskać, w procesie umacniania stosuje się różne metody postarzania, oraz temperatury rozpuszczania i przesycania. Jednak nie będziemy wchodzić w szczegóły, którymi powinni zająć się technolodzy produkcji.

Wszystko ma granice

Niestety na świecie nie ma rzeczy idealnych, jeśli coś ma dużo zalet to musi też mieć wadę. Nie inaczej jest w przypadku duraluminium. Sporym minusem durali jest ich niska odporność na korozję. Inżynierowie z tym problemem radzą sobie poprzez nakładanie na stop cienkiej warstwy z czystego aluminium lub stopu aluminium z cynkiem. Mimo to dural bardzo dobrze sobie radzi i przyczynia się do rozwoju gospodarki, a w szczególności transportu lotniczego.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię