الملخص

من الاستخدامات الشائعة للبرونز البريليومي (نحاس-%1.9 بريليوم) هو إنتاج الأجزاء التي تتطلب موصلية عالية للتيار الكهربائي بالإضافة إلى خواص ميكانيكية جيدة. ولكن نتيجة لسمية البريليوم وما يحدثه من مشاكل تخص تلوث البيئة اتجهت الأنظار إلى إيجاد البديل لهذه السبيكة من سبائك النحاس. تركزت الأبحاث في هذا المجال على سبائك النحاس مع الالومينيوم والنيكل.
تم تحضير أربعة عينات من هذه السبيكة تختلف في نسبة الالومينيوم وتتراوح ما بين % 1 إلى % 4 في حين كانت نسبة النيكل ثابتة عند % 14. تمت معالجة هذه العينات عند درجة حرارة 900 مº لمدة ساعة للحصول على تركيب أحادي الطور، ومن تم أجريت لها عملية تخمير لمدة ساعتين عند درجات حرارة تتراوح ما بين 300 مº إلى 460 مº بزيادة قدرها 40 مº.
بعد عملية التخمير تم اختبار الصلادة ومقاومة الشد والموصلية الكهربائية لهذه العينات ومن خلال نتائج هذه الاختبارات لوحظ أن العينة التي تحتوي على 3 % الومينيوم المخمرة لمدة ساعتين عند درجة حرارة 380 م° لها أعلى رقم صلادة وهو 220 وهذا الرقم يمثل %60 مما هو مسجل لسبائك البرونز البريليومي. القيمة القصوى لإجهاد الشد لنفس العينة كانت 798 ميجابسكال وهي تعادل 0.73 من القيمة المسجلة لسبائك البرونز البريليومي. أما فيما يخص الموصلية الكهربائية فكانت القيمة المسجلة والمناظرة للقيمة القصوى لإجهاد الشد تعادل ما هو مسجل لسبائك البرونز البريليومي. هذه القيم العالية نسبياً هي نتيجة للتكون المفرط للمركب (Ni3Al) تحت هذه الظروف من المعالجة الحرارية.

ABSTRACT

Beryllium bronze (Cu-1.9 wt.% Be) commonly used for the manufacture of articles that required high electrical conductivity in addition to good mechanical properties. However, the toxicity and environmental problems connected with beryllium has given attention to replace Be-bronze by other Cu-base alloys. The aim of this work is to find such an alternative alloy, which could fairly compare with the properties offered by Be-bronze. The search has been directed towards Cu-Ni-Al alloys, known as cunial. The idea was to systemize both the chemical composition of cunials and their subsequent heat treatment regimes, which guaranty the precipitation of proper amount of nickel-aluminum intermetallic dispersiod particles. Thus providing optimum electrical conductivity and mechanical properties.
Four alloy compositions with different aluminum content have been prepared. These were all based on Cu-14 wt.% Ni with aluminum content varying from 1-4 wt.%. All specimens have been given a solution treatment at 900oC for one hour. Age hardening was carried for two hours at temperatures varying between 300oC and 460oC with an increment of 40oC. The hardness, strength and electrical conductivity of aged specimens have been measured.
Among the investigated alloys the alloy containing 3 wt.% Al aged at 380oC for two hours has the highest maximum hardness value of 220 Hv1 which is 0.6 of that reported for Be-bronze [1]. The measured maximum value of σuts for the same alloy was 798 MPa which is 0.73 of that of Be-bronze [1]. The value of the electrical conductivity corresponding to the maximum strength is the same as that of Be-bronze. Such findings were attributed to the more intensive formation of Ni3Al under this heat treatment conditions.

KEYWARDS: Beryllium bronze; Cunial; Hardness measurement; Tensile testing; Electrical conductivity;