השפעת אלמנטים מתגזרים על ברונזה אלומיניום
סגסוגות ברונזה אלומיניום מבוססות על נחושת ואלומיניום. על מנת לשפר ולשפר את הביצועים של ברונזה אלומיניום, בדרך כלל מוסיפים כמה אלמנטים מתגזרים אחרים. התוספת הסבירה של יסודות סגסוגת ממלאת תפקיד מפתח בשיפור הביצועים של חומרים, כגון עמידות טובה יותר בפני קורוזיה, קשיות גבוהה יותר, קשיחות טובה יותר וכו'. במקביל, תוספת מוגזמת של חלק מהאלמנטים תביא גם לכמה השלכות שליליות, כגון חוזק מופחת, שבריריות מוגברת, עמידות בפני קורוזיה מופחתת וכו'. מאמר זה מציג את תפקידם של אלמנטי הסגסוג העיקריים שנוספו לברונזה מאלומיניום.
ברזל פה
1. ניתן להמיס כמות קטנה של Fe בתמיסה המוצקה של סגסוגת Cu-Al. אם הוא מוגזם, הוא יצור FeAl3 בצורת מחט, אשר יפחית את התכונות המכניות ואת עמידות הקורוזיה של הסגסוגת. לכן, תכולת ה-Fe בסגסוגת לא תעלה על 5%.
2. אם תכולת Ni, Mn ו-Al בסגסוגת תגדל, המסיסות של Fe בתמיסה המוצקה תפחת עוד יותר. ברזל יכול להאט את קצב הדיפוזיה האטומית בברונזה מאלומיניום ולהגביר את יציבות הפאזה, ובכך לעכב את תופעת ה"חישול העצמי" הגורמת לסגסוגת להיות שבירה, מה שמפחית מאוד את שבירות הסגסוגת.
3. כמות מתאימה של ברזל יכולה לעדן את גרגירי היציקה והתגבשות מחדש של ברונזה אלומיניום ולשפר תכונות מכניות. הוספת 0.5%~1.0 יכולה לחדד משמעותית את הגרגירים.
ניקל ני
1. לניקל יש מסיסות מוצקה מסוימת בסגסוגת Cu-Al. כאשר תכולת ה-Ni עולה על המסיסות המקסימלית של המוצק, יווצר שלב NiAl שלב K. Ni מגביר את טמפרטורת הטרנספורמציה האווטקטואידית של ברונזה מאלומיניום מחד, ומזיז את הרכב הנקודה האוטקטואידית לכיוון עליית הטמפרטורה מאידך, ויכול גם לשנות את המורפולוגיה של הפאזה. כאשר תכולת ה-Ni נמוכה, הפאזה בצורת מחט, וכאשר תכולת הניקל מגיעה ל-3% היא הופכת לפתית.
2. כאשר מוסיפים Mn לסגסוגת Cu-Al-Ni, יש נטייה ליצור מבנה גרגירי כאשר הפאזה עוברת טרנספורמציה אווטקטואידית.
3. Ni יכול לשפר משמעותית את החוזק, הקשיות, היציבות התרמית ועמידות בפני קורוזיה של ברונזה אלומיניום. סגסוגת Cu-Al-Ni-Fe המכילה כמות מסוימת של Ni אינה צריכה להיות מטופלת בתמיסה ומרווה לאחר עבודה חמה, וניתן ליישן ישירות.
4. הוספת Ni ו-Fe לברונזה מאלומיניום בו זמנית יכולה להשיג ביצועים מקיפים טובים יותר. בסגסוגת Cu-A1-Ni-Fe, למורפולוגיית המשקעים של שלב κ יש השפעה רבה על התכונות המכניות שלו.
5. יחס התוכן האופטימלי של Ni ל-Fe הוא 0.9~1.1.
מנגן מנגן
1. ל-Mn יש מסיסות גדולה בתמיסה המוצקה של סגסוגת Cu-Al, אך מפחיתה את המסיסות המוצקה של אלומיניום ב. מנגן מייצב את הפירוק של הפאזה, מפחית את טמפרטורת ההתחלה של טרנספורמציה פאזה, ומעכב את הטרנספורמציה האווטקטואידית.
2. תכולת ה-Mn בברונזה מאלומיניום אינה חורגת ממגבלת המסיסות המקסימלית, דבר המועיל לתכונות המכניות ועמידות הסגסוגת בפני קורוזיה, ויש להן תכונות עיבוד והיווצרות טובות.
3. ברונזה אלומיניום בינארי המכילה 0.3%~0.5% Mn יש תכונות עבודה חמה למדי, ונטיית הסדקים במהלך גלגול חם מופחתת באופן משמעותי.
4. כמות מסוימת של Fe מתווספת לברונזה מאלומיניום המכילה Mn, וביצועי הסגסוגת משתפרים עוד יותר, כי Fe יכול לעדן את הגרגירים, אך ברזל יחליש את ההשפעה המייצבת של Mn על הפאזה.
פח וכרום
1. הוספת פחות או שווה ל-0.2% Sn לברונזה מאלומיניום יכולה לשפר את יכולת הסגסוגת לעמוד בפני פיצוח קורוזיה במתח בקיטור ובאטמוספרות מעט חומציות.
2. כרום יכול לשפר את התכונות המכניות של סגסוגות Cu-Al בינאריות, לעכב את צמיחת התבואה במהלך חישול הסגסוגת ולהגביר את הקשיות של חומרים מחושלים.
אבץ וסיליקון
1. אבץ מתמוסס בסגסוגת Cu-Al במידה מוגבלת, מרחיב את אזור הפאזה. עם זאת, Zn יפחית את חלקיקי הפאזה העשירים בברזל של סגסוגות Cu-Al-Ni-Fe, ויפחית את עמידות הבלאי. התכולה המקסימלית של אבץ טומאה בברונזה מאלומיניום מעובד היא 1.0%.
2. סיליקון הוא טומאה בברונזה מאלומיניום, ותכולתו לא תעלה על 0.2%, ועבור רוב הברונזה האלומיניום לא יעלה על 0.1%, אחרת זה יפחית את התכונות המכניות ו תכונות תהליך של הסגסוגת, אבל זה יכול לשפר את יכולת העיבוד של הסגסוגת.
