摘要:鋁青銅是機器制造中最值得注意的結構材料,主要是以銅鋁系為基的合金,僅由銅、鋁元素構成的是二元鋁青銅,為了改善某些性能,常在二元鋁青銅中添加鐵、錳、鎳等元素形成多元鋁青銅。因此采用多元素微合金化改變其內部結構是提高材料強韌性的有效途徑

       材料的組織結構反映材料的本質,是決定其性能的內在因素。因為鋁青銅存在緩冷脆性,這是由于鋁青銅緩冷時發生β→α+γ2相的共析轉變,γ2為脆性相,引起合金脆性增大,韌性下降。因此采用多元素微合金化改變其內部結構是提高材料強韌性的有效途徑。鋁青銅是機器制造中最值得注意的結構材料,主要是以銅鋁系為基的合金,僅由銅、鋁元素構成的是二元鋁青銅,為了改善某些性能,常在二元鋁青銅中添加鐵、錳、鎳等元素形成多元鋁青銅

鋁、鈦對鋁青銅組織和性能的影響

       al、ti元素易氧化,收縮率波動較大,因而對性能的影響也大。叢紅梅等人研究發現:al、ti元素含量對高錳鋁青銅組織和硬度的影響較大。al含量的變化對硬度影響較顯著,隨著al含量的增加,硬度明顯提高,組織中的α相明顯減少,由β相析出的α相變長,呈層片狀的趨勢增加。一定量的ti能夠細化晶粒,能提高基體組織的硬度,當ti含量超過一定范圍時,ti的化合物含量增加使基體組織硬度下降

鎳對鋁青銅組織和性能的影響

       為改善鋁青銅的緩冷脆性,國外采用向鋁青銅合金中加入一定量的鎳而制成鎳鋁青銅,主要通過鎳改變α與(α+γ2)相的比例關系,使相的溶解極限向高鋁側移動,擴大α相區,以防止緩冷脆性，鎳鋁青銅具有優異的耐腐蝕開裂、耐腐蝕疲勞、耐空泡腐蝕、耐沖蝕和抗海生物污損等性能。鎳鋁青銅在耐海水腐蝕疲勞方面遠遠超過不銹鋼和黃銅,比錳青銅還好,鎳鋁青銅在耐沖蝕方面也遠遠高于黃銅。鎳不僅能提高鑄件的耐腐蝕性,而且可防止厚大鑄件的“緩冷脆性，增加鎳含量,合金的腐蝕電位向正方向移動。

錳對鋁青銅組織和性能的影響

       高錳鋁青銅熔點低,流動性好,但過熱敏感性大。mn加入鋁青銅中雖能縮小α單相區,但顯著地降低了β相共析轉變溫度,從而提高了β相的穩定性,使鋁青銅的“緩冷脆性”大大減弱。mn還能溶于α固溶體,有一定的固溶強化作用。所以加mn后在強度增加的同時,塑性卻降低不多,加mn還能進一步提高鋁青銅的耐腐蝕性能

鐵對鋁青銅組織和性能的影響

      鐵在銅中的固溶度較小,只有在高溫下才有一定的固溶度,會隨著溫度的下降而析出。適量鐵的加入有利于晶粒細化,并和鋁、鎳生成金屬化合物而析出,而且fe和ni有改善合金力學性能和耐蝕性能的作用。在普通鋁青銅中添加足夠量的鐵或鎳,不僅可以抑制γ2相的形成和結網,而且能起到細化晶粒的作用。當鐵含量達到2%時,可以防止在截面直徑小于75mm的鑄件內形成γ2相網狀結構。然而鐵含量過多,會降低腐蝕電位,從而影響腐蝕性能。由于fe能細化晶粒,所以強度、塑性均好,故在高錳鋁青銅中,fe和ni應按比例加入,并考慮mn的含量,分別控制fe在2%～4%,ni在0～2%范圍,對改善合金性能有利。鐵能使鋁青銅中的原子擴散速度減慢,增加β相的穩定性。鐵對525℃附近共析轉變速度的延緩作用雖不如更低溫度范圍那么顯著,但已能抑制引起合金變脆的“自行退火”現象,顯著減少合金的脆性

鋁青銅性能結論