تأثیر عناصر آلیاژی بر برنز آلومینیوم
عناصر اصلی آلیاژ برنز آلومینیوم مس و آلومینیوم هستند. به منظور بهبود و بهبود عملکرد برنز آلومینیوم، برخی از عناصر آلیاژی دیگر به طور کلی اضافه می شود. افزودن معقول عناصر آلیاژی نقش کلیدی در بهبود خواص مواد مانند مقاومت در برابر خوردگی بیشتر، سختی بالاتر و چقرمگی بهتر دارد. در عین حال، افزودن بیش از حد برخی از عناصر نیز پیامدهای نامطلوبی مانند کاهش استحکام، افزایش شکنندگی، کاهش مقاومت در برابر خوردگی و غیره را به همراه خواهد داشت. این مقاله به معرفی نقش عناصر آلیاژی اصلی اضافه شده به برنز آلومینیوم میپردازد.
آهن آهن
1. مقدار کمی آهن را می توان در محلول جامد آلیاژ Cu-Al حل کرد. اگر بیش از حد باشد، FeAl3 سوزنی شکل می گیرد که باعث کاهش خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ می شود. بنابراین، محتوای آهن در آلیاژ نباید بیش از 5٪ باشد.
2. اگر مقدار Ni، Mn و Al در آلیاژ افزایش یابد، حلالیت آهن در محلول جامد بیشتر کاهش می یابد. آهن میتواند سرعت انتشار اتمها در برنز آلومینیوم را کاهش داده و پایداری فاز را افزایش دهد، در نتیجه از پدیده «خود آنیل شدن» که باعث شکنندگی آلیاژ میشود، جلوگیری میکند و شکنندگی آلیاژ را تا حد زیادی کاهش میدهد.
3. مقدار مناسب آهن می تواند دانه های ریخته گری و تبلور مجدد آلومینیوم برنز را تصفیه کرده و خواص مکانیکی را بهبود بخشد. افزودن 0.5% به 1.0 تأثیر آشکاری در پالایش دانه ها خواهد داشت.
نیکل نیکل
1. نیکل حلالیت جامد معینی در آلیاژ Cu-Al دارد. هنگامی که مقدار Ni از حداکثر حلالیت جامد فراتر رود، فاز K فاز NiAl تشکیل می شود. از یک طرف، نیکل دمای انتقال یوتکتوئیدی برنز آلومینیوم را افزایش می دهد، از طرف دیگر، اجزای نقطه یوتکتوئید را در جهت گرمایش حرکت می دهد و همچنین می تواند مورفولوژی فاز را تغییر دهد. هنگامی که مقدار نیکل کم است، فاز سوزنی شکل است و زمانی که میزان نیکل به 3 درصد می رسد به پوسته تبدیل می شود.
2. هنگامی که منگنز به آلیاژ Cu-Al-Ni اضافه می شود، زمانی که فاز تحت تبدیل یوتکتوئیدی قرار می گیرد، فاز تمایل به تشکیل ساختار دانه ای دارد.
3. نیکل می تواند به طور قابل توجهی استحکام، سختی، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی برنز آلومینیوم را بهبود بخشد. آلیاژهای Cu-Al-Ni-Fe که حاوی مقدار مشخصی نیکل هستند، پس از پردازش گرم نیازی به عملیات محلول و کوئنچ ندارند. محدودیت زمانی مستقیم
4. افزودن نیکل و آهن به طور همزمان به برنز آلومینیومی می تواند عملکرد کلی بهتری را به دست آورد. در آلیاژ Cu-A1-Ni-Fe، شکل بارش فاز κ تأثیر زیادی بر خواص مکانیکی آن دارد.
5. نسبت محتوای بهینه Ni به Fe 0.9~1.1 است.
منگنز
1. منگنز حلالیت زیادی در محلول جامد آلیاژ مس-آل دارد، اما حلالیت جامد آلومینیوم را در . منگنز تجزیه فاز را تثبیت می کند، دمای شروع انتقال فاز را کاهش می دهد و انتقال یوتکتوئید را به تاخیر می اندازد.
2. محتوای منگنز در برنز آلومینیوم از حداکثر حد حلالیت تجاوز نمی کند، که برای خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ مفید است. پردازش و شکل پذیری خوبی دارند.
3. برنز آلومینیومی دوتایی حاوی 0.3%~{3}}.5% منگنز دارای خواص گرم کاری بسیار خوبی است و تمایل به ترک خوردن در هنگام نورد گرم به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
4. افزودن مقدار مشخصی آهن به برنز آلومینیوم حاوی منگنز می تواند عملکرد آلیاژ را بیشتر بهبود بخشد، زیرا آهن می تواند دانه ها را تصفیه کند، اما آهن اثر تثبیت کننده منگنز را بر روی فاز ضعیف می کند.
قلع و کروم
1. افزودن کمتر یا مساوی 0.2% Sn به برنز آلومینیوم میتواند توانایی آلیاژ را در مقاومت در برابر خوردگی تنشی در بخار و جوهای کمی اسیدی بهبود بخشد.
2. کروم می تواند خواص مکانیکی آلیاژهای Cu-Al دوتایی را بهبود بخشد، از رشد دانه در طول بازپخت آلیاژ جلوگیری کند و سختی مواد آنیل شده را افزایش دهد.
روی و سیلیکون
1. روی انحلال محدودی در آلیاژ Cu-Al دارد و ناحیه فاز را گسترش می دهد. با این حال، روی ذرات فاز غنی از آهن آلیاژ Cu-Al-Ni-Fe را کاهش می دهد و مقاومت به سایش را کاهش می دهد. حداکثر مقدار روی ناخالصی در برنز آلومینیوم فرآوری شده 1.{7}}٪ است.
2. سیلیکون ناخالصی در آلومینیوم برنز است و محتوای آن نباید از 0.2% تجاوز کند. برای اکثر برنزهای آلومینیومی، نباید از 0.1% تجاوز کند. در غیر این صورت، خواص مکانیکی و خواص فرآیندی آلیاژ کاهش می یابد، اما قابلیت ماشینکاری آلیاژ را می توان بهبود بخشید.
