Науковий вісник НГУ

Вплив Si та Mn на механічні властивості та лінійну усадку немагнітних литих бронз системи Cu-Al

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №2 2025

Останнє оновлення: 28 квітня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1587

Authors:

Т. В. Кімстач, orcid.org/0000-0002-8993-201X, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К. І. Узлов, orcid.org/0000-0003-0744-9890, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. П. Білий, orcid.org/0000-0003-1234-5404, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. I. Реп’ях*, orcid.org/0000-0003-0203-4135, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, е-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (2): 113 - 120

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-2/113

Abstract:

Мета. Встановити закономірності впливу Si та Mn на рівень механічних властивостей при 20 °С і структуру алюмінієвих бронз з масовим вмістом Al від 3 до 9 %.

Методика. Механічні властивості бронз у литому стані визначали за результатами їх руйнування на машині FP-100/1 і маятниковому копрі PSW-30. Мікроструктуру досліджували на оптичному мікроскопі Neophot-21. Коефіцієнти лінійної усадки бронз розраховували за результатами визначення зміни довжин литих циліндричних зразків. Комплексний вплив Si та Mn на властивості бронз визначали за результатами побудови симплекс-трикутників за планом Г. Шеффе. Температуру вимірювали хромель-алюмелевою термопарою у комплекті з електронним потенціометром. Хімічний склад бронз визначали на аналізаторі EXPERT 4L.

Результати. Додавання до бронзи системи Cu-Al кремнію (до 2 %) і марганцю (до 2 %) при зниженні вмісту алюмінію з 9 до 3 % приводить до зменшення міцності та плинності при розтягуванні бронзи й підвищує її пластичність. При цьому структура бронзи у будь якій комбінації вмісту Al, Si та Mn у досліджених межах їх змін залишається однофазною.

Наукова новизна. Уперше проведене комплексне оцінювання впливу Si та Mn з одночасним зниженням вмісту Al на механічні властивості та лінійну усадку литих бронз системи Cu-Al-Si-Mn. Встановлено, що всі бронзи досліджених складів мають однофазну структуру та рівень механічних властивостей, що притаманний бронзам для деформування.

Практична значимість. Результати досліджень розширюють уявлення щодо поелементного й комплексного впливу Si та Mn на властивості алюмінієвих бронз, надають можливість обрати бронзу із потрібним для деформації рівнем властивостей її литої заготовки або проєктувати виливки з урахуванням встановлених у роботі величин лінійної усадки. Отримані дані також можуть бути базовими для розробки нових ливарних, корозійностійких немагнітних бронз, що мають міцність і щільність на рівні деяких марок вуглецевих сталей. Із таких матеріалів виготовляють деталі що працюють у хімічно-агресивних середовищах, у складі контрольно-вимірювальної апаратури та приладів, у складі суднових і корабельних пристроїв, арматури, втулки, муфти, іскро-безпечних інструментів, тощо.

Ключові слова: бронза, міцність, усадка, механічні властивості, алюміній, кремній, марганець

References.

1. Donatus, U., Omotoyinbo, J. A., & Momoh, I. M. (2012). Mechanical Properties and Microstructures of Locally Produced Aluminium-Bronze Alloy. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 11(10), 1020-1026. https://doi.org/10.4236/jmmce.2012.1110105

2. Kat de Naoum, & Conniff, M. (2024, 10 January). Aluminum Bronze: Definition, Composition, Types, Properties, and Applications. Xometry. Retrieved from https://www.xometry.com/resources/materials/aluminum-bronze/

3. Richardson, I. (2016). Guide to Nickel Aluminium Bronze for Engineers. In C. Powell (Ed.) Copper Development Association (222 ^nd ed.). Retrieved from https://copper.org/applications/marine/nickel_al_bronze/pub-222-nickel-al-bronze-guide-engineers.pdf

4. Magnetic Behavior of Bronze: How Magnetic Are Bronze Alloys? – BOYI (2024). BOYI. Retrieved from https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/is-bronze-magnetic/

5. Zhang, B., Wang, J., & Yan, F. (2018). Load-dependent tribocorrosion behaviour of nickel-aluminium bronze in artificial seawater. Corrosion Science, 131, 252-263. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2017.11.028.

6. Iannuzzi, M., Vasanth, K. L., & Frankel, G. S. (2017). Unusual Correlation between SKPFM and Corrosion of Nickel Aluminum Bronzes. Journal of The Electrochemical Society, 164(9), C488-C497. https://doi.org/10.1149/2.0391709jes

7. Copper.org – C95600 Alloy. Advanced Search for Wrought and Cast Copper Alloys. Retrieved from https://alloys.copper.org/alloy/C95600

8. Achiṭei, D.-C., Vizureanu, P., Dană, D.-I., Minciună, M.-G., & Grancea, V. (2013). Study of aluminium bronze, mark CuAl9Mn2. TEHNOMUS ‒ New Technologies and Products in Machine Manufacturing Technologies, 20, 172-177.

9. Official Site of Copper Development Association, Inc. (USA) (2012). Copper Alloys for Marine Environments. Retrieved from https://www.copper.org/applications/marine/cuni/alloys/pub-206-copper-alloys-for-marine-environments.pdf

10.      Yang, F., Kang, H., Guo, E., Li, R., Chen, Z., Zeng, Y., & Wang, T. (2018). The role of nickel in mechanical performance and corrosion behaviour of nickel-aluminium bronze in 3.5 wt.% NaCl solution. Corrosion Science, 139, 333-345. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2018.05.012

11.      Ni, D. R., Xiao, B. L., Ma, Z. Y., Qiao, Y. X., & Zheng, Y. G. (2010). Corrosion properties of friction–stir processed cast NiAl bronze. Corrosion Science, 52(5), 1610-1617. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.02.026

12.      Wu, Z., Cheng, Y. F., Liu, L., Lv, W., & Hu, W. (2015). Effect of heat treatment on microstructure evolution and erosion–corrosion behavior of a nickel-aluminum bronze alloy in chloride solution. Corrosion Science, 98, 260-270. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2015.05.037

13.      Qin, Z., Xia, D.-H., Zhang, Y., Wu, Z., Liu, L., Lv, Y., Liu, Y., & Hu, W. (2020). Microstructure modification and improving corrosion resistance of laser surface quenched nickel–aluminum bronze alloy. Corrosion Science, 174, 108744. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108744

14.      Qin, Z., Luo, Q., Zhang, Q., Wu, Z., Liu, L., Shen, B., & Hu, W. (2018). Improving corrosion resistance of nickel-aluminum bronzes by surface modification with chromium ion implantation. Surface and Coatings Technology, 334, 402-409. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.11.066

15.      Witasiak, D., Garbacz-Klempka, A., Papaj, M., Papaj, P., Piękoś, M., Kozana, J., Maj, M., & Perek-Nowak, M. (2023). Effect of Alloying Additives and Casting Parameters on the Microstructure and Mechanical Properties of Silicon Bronzes. Archives of Foundry Engineering. https://doi.org/10.24425/afe.2023.146669

16.      Copper ‒ Periodic Table. Periodic-Table.io. Retrieved from https://uk.periodic-table.io/element-29

17.      Aluminum ‒ Periodic Table. Periodic-Table.io. Retrieved from https://uk.periodic-table.io/element-13

18.      Silicon ‒ Periodic Table. Periodic-Table.io. Retrieved from https://uk.periodic-table.io/element-14

19.      Manganese ‒ Periodic Table. Periodic-Table.io. Retrieved from https://uk.periodic-table.io/element-25

20.      Contributors to Wikimedia projects. (2014, April 10). Stoichiometric valence.

21.      Tantardini, C., & Oganov, A. R. (2021). Thermochemical electronegativities of the elements. Nature Communications, 12(1). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22429-0

22.      Kimstach, T. V., Uzlov, K. I., Solonenko, L. I., Repiakh, S. I., Khrychykov, V. Ye., Bilyi, O. P., Bilyi, A. P., & Ivanova, L. Kh. (2021). Investigation of impurities in bronze BrO₃A₃ influence on its mechanical properties. Theory and practice of metallurgy, 4(129), 41-47. https://doi.org/10.34185/tpm.4.2021.05

23.      Uzlov, K. I., Repiakh, S. I., Mazorchuk, V. F., Dziubina, A. V., & Kimstach, T. V. (2021). Method of manufacturing bells and sound elements of percussion-type musical instruments] (Patent of Ukraine No. 146989). National Intellectual Property Authority State Enterprise “Ukrainian Institute of Intellectual Property”. Retrieved from https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1585903/

• < Попередня
• Наступна >