Міністерство освіти і науки україни

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Інженерно-фізичний факультет

Кафедра фізики металів

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни

Фізичне матеріалознавство-1. Кольорові метали

на тему

Особливості структуро- та фазоутворення в алюмінієвих бронзах

^{(тема роботи)}

Студента (ки) __3__ курсу ФА-11 групи

напряму підготовки 6.050403

«Інженерне матеріалознавство»

______ Досенко Т.С. __________

(прізвище та ініціали)

Керівник доцент, к.т.н.,

Холявко В.В.

(прізвище та ініціали)

Національна оцінка ___________________

Кількість балів: _____Оцінка: ECTS ____

Київ 2014 рік

Зміст

Вступ………………………………………………………………………..3

1. Загальні відомості про бронзу

   1. Історія виникнення……………………………………………….4

   2. Класифікація бронзи……………………………………………..7

2. Алюмінієві бронзи

   1. Маркування………………………………………………………10

   2. Хімічний склад та вплив легуючих елементів…………………11

   3. Методика отримання…………………………………………….15

   4. Фазовий склад та структура…………………………………….17

   5. Застосування алюмінієвих бронз……………………………….22

   6. Утилізація…………………………………………………………24

Висновок……………………………………………………………………….25

Список літератури…………………………………………………………….27

Вступ

Розвиток науково-технічного прогресу сучасної промисловості обумовлює широке використання алюмінієвих бронз, так як вони мають низку переваг у порівнянні з іншими конструкційними матеріалами. Вони все більш широко замінюють латуні і олов'яні бронзи.

Однофазні бронзи в групі мідних сплавів мають найбільшу пластичність (до 60%). Ці бронзи використовують для листів (у тому числі невеликої товщини) і штампування зі значною деформацією. Після сильної холодної пластичної деформації досягаються підвищені міцність і пружність. Двофазні бронзи піддають гарячої деформації або застосовують у вигляді відливок.

У алюмінієвої бронзи ливарні властивості (рідкотекучість) нижче, ніж в олов'яних; коефіцієнт усадки більше, але вони не утворюють пористості, що забезпечує отримання більш щільних виливків. Ливарні властивості поліпшуються введенням в зазначені бронзи невеликих кількостей фосфору. Бронзи в виливках використовують, зокрема, для котельні арматури порівняно простої форми, але працює при підвищених напругах.

Крім того, алюмінієві двофазні бронзи, мають більш високі міцнісні властивості, ніж латуні і олов'яні бронзи. У складних алюмінієвих бронз, які містять нікель і залізо, міцність становить 55-60 кгс / мм ².

Всі алюмінієві бронзи, як і олов'яні, добре стійкі проти корозії у морській воді і у вологій тропічної атмосфері.

Алюмінієві бронзи використовують у суднобудуванні, авіації, і т.д.. У вигляді стрічок, листів, дроту їх застосовують для пружних елементів, зокрема для струмоведучих пружин. [1]

1. Загальні відомості про бронзу

1. . Історія виникнення бронзи

Новітніми дослідженнями встановлено, що багато давніх мідних та бронзових предметів, що знайдено в різних регіонахСтарого світу, виготовлено не з чистоїміді, а з мідно-арсеновихстопів.

Найдавнішим свідоцтвом того, що людина використовувала метал, є знахідки в докерамічномунеолітичномуоселищі на пагорбіЧайоню-Тепезів Південно-СхіднійАнатолії(у верхів'ях річкиТигр). Металеві вироби було знайдено в нашаруваннях пагорба, вік яких по радіовуглецевому аналізу становить 9200 ± 200 і 8750 ± 250 років до н. е. Це були дротянішпильки, чотириграннешило,свердла,намистата їх «напівфабрикати» з міді, а також непросвердлені, але добре обробленінамистини. Було висловлене припущення, що всі металеві предмети виготовлені із самородної міді. Однак спектральний аналіз шила показав вміст близько 0,8 %арсену, що вносить певні сумніви про самородне походження міді.

Одна з найдавніших знахідок арсенової мідівідноситься до серединиV тисячоріччя до н. е.у древньому пам'ятникуТепс-Ях'я, на південному сходіІрану. УЗакавказзіпредмети з мідно-арсенових сплавів з'являються з IV тисячоріччя до н. е. Предмети, виготовлені з мідно-арсенових сплавів, знайдені також уНімеччині,Іспанії,Португаліїпочинаючи з III тисячоріччя до н. е. У тих областях, де не було родовищолов'яних руд, арсенову мідь продовжували виробляти у великій кількості до початку I тис. до н. е.

Арсену мідних сплавах поліпшував їхні фізико-механічні властивості. Присутність у міді 0,5 % арсену поліпшує її ковкість у холодному стані, дає можливість одержати щільніші виливки у рельєфних ливарних формах. Без присадок арсену або іншихлегуючих елементівце представлялося складним завданням.

Починаючи з III тисячоріччя до н. е.у більшості країн Старого світу стали з'являтися вироби з олов'яної бронзи, тобто з міді, у якій основним легуючим елементом булооловоі яка стала поступово витісняти мідно-арсенові сплави. Поява в стародавності олов'яної бронзи ознаменувало початок нової епохи в історії розвитку людства, що визначене якбронзовий вік. Древні мідно-олов'яні предмети продовжують знаходити в пам'ятниках бронзового віку на величезному просторі Старого світу.

Очевидно, перехід від мідно-арсенових сплавів до мідно-олов'яних був поступовим, і спочатку олово присаджували до міді разом з арсеном. Цим, пояснюється, що в країнах Близького Сходу і в деяких інших регіонах у початковому періодібронзового віку олов'яна бронза містить олово разом з арсеном. Винятком є давні бронзи Таїланду, що не містять домішок арсену.

Вважається, що олово дадавали до міді у вигляді його двоокису, тобто каситериту. Відновлення олова в шихті з мідною рудою і з деревним вугіллям — процес простіший, ніж ізольоване відновлення олова з наступною його присадкою до міді.

Більшість відомих у світі родовищ каситериту (SnO₂) знаходиться в Малайзії, Індонезії, Китаї, Болівії,на Британських островах,  Саксонії,  Богемії, Нігерії. Досить часто відзначається Богемія, як один з центрів постачання оловом бронзової металургії. Але родовища олова там залягають глибоко у гранітах, так що навряд чи вони були доступні древньому рудокопу. Також малоймовірним є вивіз олова з Британських островів до II тисячоріччя до н. е. Вивчення древніх олов'яних предметів в Англії показало, що виплавляння олова почалася на Британських островах у пізніший час, в основному в епоху Римського панування.

Останнім часом висловлюється міркування, що древня бронзова металургія на Близькому і Середньому Сході, а також на Кавказі забезпечувалася оловом з родовищ каситериту на Малайському архіпелазі та у сусідніх з ним країнах. Ці родовища розташовані в «олов'яному поясі», що простирається, починаючи з Індонезії, через Сінгапур, Малайський півострів, Південно-Східний Китай. Існує думка, що доставка олова з країн Південно-Східної Азії відбувалася не тільки морським шляхом, але і сухопутним — караванним.

У давнину через дорожнечу олова, яке у більшості країн було привізним і доставлялося нерегулярно, плавильники заміняли його, цілком або частково, іншими легуючими металами: арсеном, сурмою, свинцем, нікелем, а пізнішецинком. Тому склад стародавніх олов'яних бронз різнорідний.

У Древньому Єгипті і Месопотамії використовувалися сурм'яні бронзи. У Закавказзі, де було багато розробок антимоніту (сурмяної руди) в основному застосовувалися мідно-сурм'яні сплави, а не металева сурма. Крихкість останньої не дозволяла широко використовувати сам метал для виготовлення з нього предметів.

У древній металургії для легування міді замість дорогого олова, іноді використовувався свинець. Також його приплавляли до міді разом з оловом. Приплав міг здійснюватися або безпосереднім внесенням металевого свинцю в розплавлену мідь, або спільною відбудовною плавкою мідних і свинцевих руд. Виплавка мідно-свинцевих сплавів вимагала високої майстерності плавильників через розшарування металів у процесі плавки внаслідок великої різниці в питомих вагах. Виплавка полегшувалася наявністю в міді інших металів-домішок. Незважаючи на низьку точку плавлення свинцю (327 °C), його приплав до міді не викликає істотного зниження точки плавлення мідного сплаву.

Бронзові предмети з високим змістом нікелю (до 3,3%) знайдені в Індії. Про досить широке поширення нікельових бронз свідчить виявлений бронзовий предмет, у якому було 2,7% олова і 8,9% нікелю. Високий вміст нікелю, характерний для майкопської міді III тисячоріччя до н. е., пояснюють характером мідних руд з домішкою нікелю. Серед анатолійских виробів виявилося чимало таких, що містять до 4% нікелю, а в окремих випадках навіть вище. Однак у всіх випадках високий зміст нікелю супроводжувався також підвищеним змістом арсену (до 3%), або олова. Аналогічна закономірність була встановлена для деяких мідно-арсенових предметів, знайдених на Північному Кавказі, вАзербайджані, Грузії. [2]

2. Класифікація бронзи

За хімічним складом бронзи поділяються на олов’яні та безолов’яні.

До безолов’яних бронз належать алюмінієві, свинцеві, крем'янисті та берилієві бронзи.