Metallenes mikrostruktur og egenskaper: Øving 1 - Aluminium

Oppgave 1

Oppgave 1a - Aluminiumlegeringer

  • 2
  • 4
  • 5
  • 11
Hvor mange hovedgrupper deler man vanligvis aluminiumlegeringer inn i ?

Oppgave 1b - Legeringselementer og korrosjon

  • Si
  • Mn
  • Mg
  • Cu
  • Zn
Hvilke to elementer er mest kjent for å ha en gunstig effekt på korrosjonsmotstanden til aluminiumlegeringer?

Oppgave 1c - Legeringselementer og korrosjon

  • Silisium
  • Mangan
  • Magnesium
  • Kobber
  • Sink
Hvilket element er vanligvis ugunstig å tilsette aluminium med tanke på korrosjonsegenskaper?

Oppgave 1d - Legeringselementer og korrosjon

Dersom det er mindre mengder jern i legeringen kan dette forårsake en spesiell type korrosjon i aluminiumslegeringer. Hvilken?

Svar:  

Denne typen korrosjon kan motvirkes ved å tilsette hvilket legeringselement?

Svar:  

Oppgave 1e - Magnesium som legeringselement

  • 13
  • 10
  • 5

Magnesium blir ofte tilsatt aluminiumslegeringer fordi det inngår i det beskyttende oksidlaget som dannes på overflaten. Aluminium løser 15 % Mg ved 450 °C. Det blir vanligvis ikke tilsatt denne mengden grunnet dannelse av en sprø β-fase som har lett for å felles ut under avkjøling fra α-området.

Vanligvis velges Mg-innhold under hvor mange prosent?

Oppgave 1f - Sveisbarhet

  • Al-Mg-Cu
  • Al-Mg-Cu-Ni
  • Al-Mg-Si
  • Al-Mg-Zn
  • Al-Mg-Zn-Cu
Hvilken av følgende kommersielle utherdbare knalegeringer er mest sveisbar?

Oppgave 2

Oppgave 2a - Styrkemekanismer

I aluminiumslegeringer er det snakk om fire styrkemekanismer. Hva er forklaringen til de ulike?
  • Fast løsningsherding
    Styrkebidrag som skyldes forskjeller i atomstørrelse mellom Al og legeringselementene
  • Arbeidsherding
    Økning i dislokasjonstetthet
  • Presipiteringsherding
    Styrkebidrag som skyldes at partikler hindrer dislokasjonsbevegelse
  • Kornstørrelse
    Hall-Petch sammenheng

Oppgave 2b - Utherding

Grafen viser et typisk varmeforløp ved ekstrudering av en utherdbar legering.

Hvor skjer utherdingen? Klikk på grafen under (et sted på den blå linja).

Oppgave 2c - Ekstrudering

Grafen viser et typisk varmeforløp ved ekstrudering av en utherdbar legering.

Hvor skjer ekstruderingen (altså punktet der materialet blir presset gjennom dysen)? Klikk på grafen under (et sted på den blå linja).

Oppgave 2d - Innherding

Grafen viser et typisk varmeforløp ved ekstrudering av en utherdbar legering.

Hvor skjer innherdingen? Klikk på grafen under (et sted på den blå linja).

Oppgave 2e - Innherding og utherding

  • Ekstruderingen kan fungere som innherding.
  • Utherdingen skjer vanligvis mellom 200 og 300 °C avhengig av legeringssystemet.
  • Innherding skjer vanligvis mellom 480 og 540 °C
  • Det er nødvendig å bråkjøle etter innherding for å få best mulig effekt.
  • Det MÅ være en mellomlagring mellom innherding og utherding.
Hva er riktig angående varmeforløpet og dets temperaturer ved ekstrudering av en utherdbar legering?

Oppgave 2f - Utherdingsforløp

Hvilke av de to grafiske fremstillingene viser det generelle utherdingsforløpet, α -->GP1-->GP2(θ'')-->θ'-->θ(Al2Cu), til en Al-Cu legering ?

Oppgave 2g - Utherdingsforløp

Ved hvilken av de to grafiske fremstillingene vil utherdingen skje på lavest temperatur ?

Case 1 - Aluminiumssveis

Oppgavetekst

En plate av en aluminiumslegering inneholder en MIG-sveis (Metal Inert Gas). Vi kan anta at sveisetråden har bestått av samme legering som platen. Etter sveisingen ble platen umiddelbart delt opp i striper som ble lagt i en dypfryser ved -18 °C for å fryse mikrostrukturen som oppstod i forbindelse med sveisingen. I oppgaven skal det tas opp en hardhetsprofil gjennom sveisen og materialet på hver side, og hardhetsprofilen skal forklares.

Gruppene kontakter stud.ass. for utlevering av sveist materiale direkte fra dypfryseren. Kapp av endestykkene på stripen ca. 10 mm fra sveisen på den ene siden og ca. 25 mm på den andre siden.  Slip så ned sveismetallet med grovt slipepapir slik at de to sideflatene blir plane (dette er nødvendig for senere innspenning av prøven i forbindelse med hardhetsmålingene). Slip så den ene sidekanten med slipepapir 800 (30 sek.) og 2400 (til kanten er noenlunde blank). Prøven skal ikke støpes inn i forbindelse med denne slipingen. 

Ta deretter opp en hardhetsprofil over sveisen på den slipte sidekanten ved å bruke hardhetsmåleren Matsusawa hvor prøvebordet kan forskyves med en mikrometerskrue. Bruk 1kg last og 1 mm avstand mellom inntrykkene. Profilen kan starte 4 mm fra sveisen på den ene siden og avsluttes 22 mm fra sveisen på motsatt side. For å redusere arbeidsmengden er det tilstrekkelig å gjøre én hardhetsmåling per posisjon. Hele dette arbeidet må gjøres fortløpende og så raskt som mulig før metallurgiske endringer begynner å skje i og nær sveisen. Arbeidet bør ikke påbegynnes hvis man har mindre enn 2-3 timer til rådighet.

Caseoppgave a

Skisser hardhetsprofilen dere fikk i labdelen.

Hvor bred er den varmepåvirkede sonen (Heat Affecte Zone, HAZ)? Husk at profilen inneholder både sveismetallet (som har smeltet og størknet igjen) og den varmepåvirkede sonen, som nær selve sveisen har vært oppe i temperaturen nær smeltepunktet.

Caseoppgave b

Hva har skjedd med metallet i de ulike sonene i HAZ? Bruk hardhetsprofilen til å begrunne svaret ditt.