Einfluss von Legierungselementen auf Aluminiumbronze
Aluminiumbronzelegierungen basieren auf Kupfer und Aluminium. Um die Leistung von Aluminiumbronze zu verbessern und zu steigern, werden im Allgemeinen einige andere Legierungselemente hinzugefügt. Die sinnvolle Zugabe von Legierungselementen spielt eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der Leistung von Materialien, wie z. B. bessere Korrosionsbeständigkeit, höhere Härte, bessere Zähigkeit usw. Gleichzeitig bringt die übermäßige Zugabe einiger Elemente auch einige nachteilige Folgen mit sich, wie z. B. verringerte Festigkeit, erhöhte Sprödigkeit, verringerte Korrosionsbeständigkeit usw. Dieser Artikel stellt die Rolle der wichtigsten Legierungselemente vor, die Aluminiumbronze hinzugefügt werden.
Eisen Fe
1. In der festen Lösung der Cu-Al-Legierung kann eine kleine Menge Fe gelöst sein. Wenn zu viel davon vorhanden ist, bildet sich nadelförmiges FeAl3, was die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der Legierung verringert. Daher sollte der Fe-Gehalt in der Legierung 5 % nicht überschreiten.
2. Wenn der Gehalt an Ni, Mn und Al in der Legierung zunimmt, verringert sich die Löslichkeit von Fe in der festen Lösung weiter. Eisen kann die Atomdiffusionsrate in Aluminiumbronze verlangsamen und die Stabilität der Phase erhöhen, wodurch das Phänomen der „Selbstglühung“, das dazu führt, dass die Legierung spröde wird, gehemmt wird, wodurch die Sprödigkeit der Legierung stark verringert wird.
3. Eine angemessene Menge Eisen kann die Guss- und Rekristallisationskörner von Aluminiumbronze verfeinern und die mechanischen Eigenschaften verbessern. Durch Zugabe von 0,5 % bis 1,0 können die Körner deutlich verfeinert werden.
Nickel Ni
1. Nickel hat eine gewisse Feststofflöslichkeit in Cu-Al-Legierungen. Wenn der Ni-Gehalt die maximale Feststofflöslichkeit überschreitet, bildet sich die K-Phase NiAl. Ni erhöht einerseits die eutektoide Umwandlungstemperatur von Aluminiumbronze und verschiebt andererseits die eutektoide Punktzusammensetzung in Richtung der Temperaturerhöhung und kann auch die Morphologie der Phase verändern. Wenn der Ni-Gehalt niedrig ist, ist die Phase nadelförmig, und wenn der Nickelgehalt 3 % erreicht, wird sie zu einer Flocke.
2. Wenn einer Cu-Al-Ni-Legierung Mn zugesetzt wird, besteht die Tendenz zur Bildung einer körnigen Struktur, wenn die Phase eine eutektoide Umwandlung durchläuft.
3. Ni kann die Festigkeit, Härte, thermische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumbronze deutlich verbessern. Cu-Al-Ni-Fe-Legierungen mit einem bestimmten Ni-Gehalt müssen nach der Warmbearbeitung nicht lösungsgeglüht und abgeschreckt werden und können direkt gealtert werden.
4. Durch gleichzeitiges Hinzufügen von Ni und Fe zu Aluminiumbronze kann eine bessere Gesamtleistung erzielt werden. In der Cu-A1-Ni-Fe-Legierung hat die Ausscheidungsmorphologie der κ-Phase einen großen Einfluss auf ihre mechanischen Eigenschaften.
5. Das optimale Verhältnis von Ni zu Fe beträgt 0,9~1,1.
Mangan Mn
1. Mn hat eine hohe Löslichkeit in der festen Lösung von Cu-Al-Legierungen, verringert jedoch die feste Löslichkeit von Aluminium in . Mangan stabilisiert die Phasenzersetzung, verringert die Starttemperatur der Phasenumwandlung und verzögert die eutektoide Umwandlung.
2. Der Mn-Gehalt in Aluminiumbronze überschreitet nicht die maximale Löslichkeitsgrenze, was sich positiv auf die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der Legierung auswirkt und sie gute Verarbeitungs- und Umformungseigenschaften aufweist.
3. Binäre Aluminiumbronze mit 0,3 % bis 0,5 % Mn weist recht gute Warmumformungseigenschaften auf und die Rissneigung beim Warmwalzen ist erheblich reduziert.
4. Der Mn-haltigen Aluminiumbronze wird eine bestimmte Menge Fe zugesetzt. Dadurch wird die Leistung der Legierung weiter verbessert, da Fe die Körner verfeinern kann, Eisen jedoch die stabilisierende Wirkung von Mn auf die Phase schwächt.
Zinn und Chrom
1. Durch Zugabe von weniger als oder gleich 0,2 % Sn zu Aluminiumbronze kann die Widerstandsfähigkeit der Legierung gegen Spannungsrisskorrosion in Dampf und leicht sauren Atmosphären verbessert werden.
2. Chrom kann die mechanischen Eigenschaften binärer Cu-Al-Legierungen verbessern, das Kornwachstum während des Glühens der Legierung hemmen und die Härte geglühter Materialien erhöhen.
Zink und Silizium
1. Zink löst sich in Cu-Al-Legierungen in begrenztem Umfang auf, wodurch der Phasenbereich erweitert wird. Zn reduziert jedoch die eisenreichen Phasenpartikel von Cu-Al-Ni-Fe-Legierungen und verringert so die Verschleißfestigkeit. Der maximale Gehalt an verunreinigtem Zink in verarbeiteter Aluminiumbronze beträgt 1,0 %.
2. Silizium ist eine Verunreinigung in Aluminiumbronze und sein Gehalt darf 0,2 % nicht überschreiten, und bei den meisten Aluminiumbronzen darf er 0,1 % nicht überschreiten, da sonst die mechanischen Eigenschaften und die Prozesseigenschaften der Legierung beeinträchtigt werden, aber die Bearbeitbarkeit der Legierung verbessert werden kann.
