Науковий вісник НГУ

Механічні властивості та структура немагнітних литих бронз системи Cu-Al-Si-Sn-Mn

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2026

Останнє оновлення: 27 лютого 2026

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1318

Authors:

Т. В. Кімстач, orcid.org/0000-0002-8993-201X, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна; Інститут чорної металургії імені З. І. Некрасова НАН України, м. Дніпро, Україна

К. І. Узлов, orcid.org/0000-0003-0744-9890, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна

О. П. Білий, orcid.org/0000-0003-1234-5404, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна

С. I. Реп’ях*, orcid.org/0000-0003-0203-4135, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, e-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. 2026, (1): 058 - 067

https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-1/058

Abstract:

Мета. Встановити закономірності комплексного впливу хімічного складу на структуру й механічні властивості немагнітної корозійностійкої бронзи системи Cu-Al-Si-Sn-Mn і визначити її раціональний склад із точки зору придатності до виготовлення виробів способами лиття.

Методика. Для визначення механічних властивостей бронз використовували машину FP-100/1 і копер PSW-30. Для дослідження мікроструктур використовували мікроскоп Neophot-21. Визначення співвідношення компонентів у локальних ділянках структурних складових проводили на мікроаналізаторі SEM–515. Фрактографічний аналіз поверхонь руйнування бронз проводили візуально й на мікроскопі Coxem EM-40. Відносну магнітну проникність бронз вимірювали магнітометром Magnetomat 1.790. Хімічний склад визначали за допомогою аналізатору EXPERT 4L.

Результати. Встановлено, що придатна до лиття в піщані ливарні форми бронза системи Cu-Al-Si-Sn-Mn повинна містити за масою 6,0‒7,5 % Al, 1,0‒2,5 % Si, 0,21‒0,45 % Mn та 1,0‒2,2 % Sn, а співвідношення легуючих хімічних елементів і неминучих домішок, за формулою: K_R = (1–0,01 · nn) · (Al–Si–Mn)/(1 + Sn)², повинно дорівнювати 0,42‒0,85. Бронза з K_R > 0,85 –маломіцна, але пластична й тому переважно придатна для виготовлення з неї виробів способами деформації, бронза з K_R < 0,42 – маломіцна, крихка й не придатна ані для виготовлення виробів способами лиття, ані деформування.

Наукова новизна. Уперше визначено комплексний вплив легуючих елементів бронз системи Cu-Al-Si-Sn-Mn на їх механічні властивості й особливості формування структури. Рівні механічних властивостей алюмінієвих бронз системи Cu-Al-Si-Sn-Mn з величиною K_R від 0,42 до 0,85 підвищуються зі зниженням відносної об’ємної долі Cu-твердого розчину в їх структурах, тобто зі зростанням величини K_R.

Практична значимість. Отримані дані можуть бути базовими для розробки нових ливарних, корозійностійких немагнітних бронз, що мають міцність і щільність на рівні вуглецевих сталей або алюмінієвих бронз, легованих нікелем та залізом.

Ключові слова: бронза, алюміній, кремній, марганець, олово, міцність, твердість, фаза, структура

References.

1. 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

2. 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

3. Li, Y., Li, H., Katgerman, L., Du, Q., Zhang, J., & Zhuang, L. (2020). Recent advances in hot tearing during casting of aluminium alloys. Progress in Materials Science, 100741. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100741

4. Hájek, J., Kříž, A., Chocholaty, O., & Pakuła, D. (2016). Effect of heat treatment on microstructural changes in aluminium bronze. Archives of Metallurgy and Materials, 61(3), 1271-1276. https://doi.org/10.1515/amm-2016-0210

5. Tayyaba, Q., Butt, A.Q., Ali khan, T., Nazar, Z., & Rehman, A. (2024). Wu Yusheng. Mechanical alloying of bronze with aluminum and nickel: Impact on corrosion resistance and hardness. Journal of Alloys and Metallurgical Systems, 8, December 2024, 100136.

6. Tan, Y., Xie, H., Feng, X., Huang, S., Zhang, W., Peng, L., Wang, W., & Zhao, Y. (2024). Effect of Al/Ni Ratio on the Microstructure and Properties of Nickel–Aluminum Bronze Alloys. Materials, 17(6), 1330. https://doi.org/10.3390/ma17061330

7. Copper.org - C95200 Alloy. Advanced Search for Wrought and Cast Copper Alloys. Retrieved from https://alloys.copper.org/alloy/C95200?utm_source=chatgpt.com

8. Freudenberger, J., Tikana, L., & Hosford, W. F. (2022). Alloys: Copper. Reference Module in Materials Science and Materials Enginee­ring. Elsevier. https://doi.org/10.1016/b978-0-323-90800-9.00116-5

9. Bronze without tin foundry/Auremo. Non ferrous and stainless ­metal – buy metal at the best price./Auremo. Retrieved from https://auremo.biz/materials/bronza-bezolovyannaya-liteynaya.html

10.      Steel and Alloy. Bronze - all grades. Database of Steel and Alloy (Marochnik) (n.d.). Retrieved from https://www.splav-kharkov.com/en/e_choose_type_class.php?type_id=9

11.      DIN 17665 W № 2.0966. Copper Alloys. Retrieved from https://copperalloys.net/alloys/din-17665-w-nr-2-0966/

12.      Zelený, M., Friák, M., & Šob, M. (2011). Ab initiostudy of energetics and magnetism of Fe, Co, and Ni along the trigonal deformation path. Physical Review B, 83(18). https://doi.org/10.1103/physrevb.83.184424

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

14.      Pal, S., Sarkar, S., Kumar, K., Raghunathan, R., Choudhary, R. J., Banerjee, A., & Roy, S. B. (2022). Role of electronic excitation on the anomalous magnetism of elemental copper. Physical Review B, 105(6). https://doi.org/10.1103/physrevb.105.l060406

15.      Alloy Selector. Copper alloys (n.d.). Retrieved from https://copperalloys.net/resources/alloy-selector/

16.      Aluminium/aluminum bronze casting (n.d.). Retrieved from https://www.inoxyda-foundries.com/0-assets/pdf/43_1.pdf

17.      C95300 CDA 953 Aluminum bronze alloys (n.d.). Retrieved from https://conex-casting.com/ru/c95300-cda-953

18.      C95400 CDA 954 Aluminum Bronze Alloys (n.d.). Retrieved from https://conex-casting.com/ru/c95400-cda-954

19.      Copper.org – C95500. Alloy. Advanced Search for Wrought and Cast Copper Alloys. Retrieved from https://alloys.copper.org/alloy/C95500?utm_source=chatgpt.com

20.      Kimstach, T. V., Uzlov, K. I., Bilyi, O. P., Mazorchuk, V. F., & Repyakh, S. I. (2025). Assessing criteria for casting and deformation suitability of metals and alloys. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 40-47. https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-1/040

21.      Kimstach, T. V., & Uzlov, K. I. (2025). Alloying elements synergic and selective effect on mechanical properties of Cu-Al-Si-Sn-Mn system bronze. Modern Problems of Metalurgy, (28), 162-183. https://doi.org/10.34185/1991-7848.2025.01.10

• < Попередня
• Наступна >