Seosalkuaineiden vaikutus alumiinipronssiin
Alumiinipronssilejeeringit perustuvat kupariin ja alumiiniin. Alumiinipronssin suorituskyvyn parantamiseksi ja parantamiseksi lisätään yleensä joitain muita seosaineita. Kohtuullinen seosaineiden lisääminen on avainasemassa materiaalien suorituskyvyn parantamisessa, kuten parempi korroosionkestävyys, korkeampi kovuus, parempi sitkeys jne. Samanaikaisesti joidenkin elementtien liiallisella lisäämisellä on myös joitain haitallisia seurauksia, kuten esim. heikentynyt lujuus, lisääntynyt hauraus, alentunut korroosionkestävyys jne. Tässä artikkelissa esitellään alumiinipronssiin lisättyjen tärkeimpien seosaineiden rooli.
Iron Fe
1. Pieni määrä Fe:tä voidaan liuottaa kiinteään Cu-Al-seoksen liuokseen. Jos se on liikaa, se muodostaa neulan muotoista FeAl3:a, mikä heikentää lejeeringin mekaanisia ominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä. Siksi seoksen Fe-pitoisuus ei saa ylittää 5 %.
2. Jos Ni-, Mn- ja Al-pitoisuus lejeeringissä kasvaa, Fe:n liukoisuus kiinteään liuokseen heikkenee entisestään. Rauta voi hidastaa atomidiffuusionopeutta alumiinipronssissa ja lisätä faasin vakautta, mikä estää "itsehehkutus"-ilmiön, joka saa seoksen hauraaksi, mikä vähentää huomattavasti seoksen haurautta.
3. Sopiva määrä rautaa voi jalostaa alumiinipronssin valu- ja uudelleenkiteytysrakeita ja parantaa mekaanisia ominaisuuksia. Lisäämällä 0.5%~1.0 voi merkittävästi jalostaa rakeita.
Nikkeli Ni
1. Nikkelillä on tietty kiinteä liukoisuus Cu-Al-seokseen. Kun Ni-pitoisuus ylittää enimmäiskiintoaineen liukoisuuden, muodostuu K-faasin NiAl-faasi. Ni nostaa toisaalta alumiinipronssin eutektoidin muunnoslämpötilaa ja toisaalta siirtää eutektoidipistekoostumusta lämpötilan nousun suuntaan ja voi myös muuttaa faasin morfologiaa. Kun Ni-pitoisuus on alhainen, faasi on neulamainen, ja kun nikkelipitoisuus saavuttaa 3 %, se muuttuu hiutaleeksi.
2. Kun Mn:a lisätään Cu-Al-Ni-seokseen, on taipumus muodostaa rakeista rakennetta, kun faasi käy läpi eutektoidisen muunnoksen.
3. Ni voi merkittävästi parantaa alumiinipronssin lujuutta, kovuutta, lämpöstabiilisuutta ja korroosionkestävyyttä. Cu-Al-Ni-Fe-lejeerinkiä, joka sisältää tietyn määrän Ni:tä, ei tarvitse liuoskäsitellä ja sammuttaa kuumatyöstön jälkeen, ja se voidaan suoraan vanhentaa.
4. Ni:n ja Fe:n lisääminen alumiinipronssiin samanaikaisesti voi parantaa kokonaisvaltaista suorituskykyä. Cu-A1-Ni-Fe-lejeeringissä κ-faasin saostumismorfologialla on suuri vaikutus sen mekaanisiin ominaisuuksiin.
5. Optimaalinen Ni:n ja Fe:n pitoisuussuhde on 0,9~1,1.
Manganese Mn
1. Mn:lla on suuri liukoisuus Cu-Al-lejeeringin kiinteään liuokseen, mutta se vähentää alumiinin kiinteän aineen liukoisuutta . Mangaani stabiloi faasin hajoamista, alentaa faasimuutoksen aloituslämpötilaa ja viivästyttää eutektoidimuutosta.
2. Alumiinipronssin Mn-pitoisuus ei ylitä enimmäisliukoisuusrajaa, mikä on edullista lejeeringin mekaanisille ominaisuuksille ja korroosionkestävyydelle, ja niillä on hyvät työstö- ja muovausominaisuudet.
3. Binaarisella alumiinipronssilla, joka sisältää 0,3 %~0,5 % Mn:a, on melko hyvät kuumatyöstöominaisuudet, ja halkeilutaipumus kuumavalssauksen aikana vähenee merkittävästi.
4. Mn-pitoiseen alumiinipronssiin lisätään tietty määrä Fe, ja lejeeringin suorituskyky paranee edelleen, koska Fe voi jalostaa rakeita, mutta rauta heikentää Mn:n stabiloivaa vaikutusta faasiin.
Tina ja kromi
1. Vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,2 % Sn:n lisääminen alumiinipronssiin voi parantaa seoksen kykyä vastustaa jännityskorroosiohalkeilua höyryssä ja lievästi happamissa ilmakehissä.
2. Kromi voi parantaa binääristen Cu-Al-seosten mekaanisia ominaisuuksia, estää rakeiden kasvua lejeeringin hehkutuksen aikana ja lisätä hehkutettujen materiaalien kovuutta.
Sinkki ja silikoni
1. Sinkki liukenee Cu-Al-seokseen rajoitetusti laajentaen faasialuetta. Zn kuitenkin vähentää Cu-Al-Ni-Fe-seosten rautapitoisia faasihiukkasia, mikä vähentää kulutuskestävyyttä. Käsitellyn alumiinipronssin sinkin epäpuhtauspitoisuus on enintään 1.0%.
2. Pii on alumiinipronssin epäpuhtaus, ja sen pitoisuus ei saa ylittää 0,2 % ja useimpien alumiinipronssien osalta enintään 0,1 %, muuten se heikentää mekaanisia ominaisuuksia ja lejeeringin prosessiominaisuudet, mutta se voi parantaa lejeeringin työstettävyyttä.
