Сплави міді та нікелю

До мідно-нікелевим сплавів відносяться сплави на основі міді, в яких основним легуючим елементом є нікель. Легування міді нікелем значно підвищує її механічні властивості, корозійну стійкість, термоелектричні характеристики. Промислові мідно-нікелеві сплави можна умовно розділити на дві групи: конструкційні та електротехнічні. До першої групи належать корозійно-стійкі та високоміцні сплави типу мельхіор, нейзильбер і куніаль. В якості додаткових легуючих елементів в них додають марганець, алюміній, цинк, залізо, кобальт, свинець, а також хром, церій, магній, літій.

Мельхіор мають високу корозійну стійкість в різних середовищах - в прісній і морській воді, в органічних кислотах, розчинах солей, в атмосферних умовах. Добавки заліза і марганцю збільшують стійкість мідно-нікелевих сплавів проти ударної корозії. Будучи твердими розчинами, мельхіору обробляються тиском в гарячому і холодному стані.

Сплави на основі міді, в яких основними легуючими компонентами є нікель і цинк, називаються нейзильберу. Вони являють собою тверді розчини на основі міді. Легування цинком приводить до підвищення механічних властивостей мідно-нікелевих сплавів і наданню їм красивого сріблястого кольору і здешевлення. Нейзильбери відрізняються високу корозійну стійкість: чи не окислюються на повітрі, порівняно стійкі в органічних кислотах і розчинах солей. Нейзильбери обробляються тиском в гарячому (за винятком свинцюваті нейзильберу) і в холодному стані. Невелика кількість свинцю вводиться для поліпшення обробки різанням.

Сплави на основі потрійної системи Сu-Ni-А1 називають куніаль. Ці сплави відрізняються високими механічними і пружними властивостями, корозійну стійкість, стійкістю при низьких температурах. Обробляються тиском в гарячому стані.

Згідно діаграмі стану межа розчинності а-твердого розчину на основі міді різко зменшується з пониженням температури. Тому куніалі відносяться до дисперсно-твердеющим сплавів. Вони упрочняются після термічної обробки, що полягає в загартуванні з 900-1000 ° С в воду і старінні при 500-600 1-2 ч. При старінні відбувається розпад пересиченого твердого розчину з утворенням двох або трифазної структури з мелкодісперснимі виділеннями 0-фази, що представляє собою з'єднання NiAl, або одночасно 6 і Р-фази, що представляє собою з'єднання NiAl2.

До конструкційних мідно-нікелевим сплавів також відносяться сплави МН95-5 і МНЖ5-1, що володіють високими механічними властивостями і корозійну стійкість, вони не схильні до корозійного розтріскування.

Були запропоновані нові групи дисперсно-твердеющпх сплавів на основі системи Сu-Ni. Це сплави для струмоведучих пружин, що працюють при високих температурах (до 250 ° С) складу: 1) Ni (15-20)%, Сr (3,5-4)%, Мn (2,1-3)%, V ( 0,01-0,5)%, Се (0,01-0,05)%, решта Сu; після термічної обробки (загартування + старіння) сплав має такі властивості: 370HV; σв = 1250 МПа; δ = 3%; 2) Ni (4-4,5)%, Si (0,8-1,2)%, Сr (0,4-0,6)%, Аl (0,7-1,1)%, Mg ( 0,3-0,6)%, Li (0,005-0,04)%; інше Сu; після термічної обробки (загартування + старіння): 310 HV; σв = 1000 МПа; σ0,2 = 930 МПа; Е = = 130 ГПа; σупр = 825 МПа; електропровідність становить 20% електропровідності міді.

Розроблено принципово нова група сплавів типу нейзильбер з двофазної (а + в) структурою, наприклад сплав Сu-15% Ni -37,5% Zn. До цих сплавів застосовується обробка «мікродуплекс», яка полягає в загартуванні з подальшою холодної деформацією з заданим ступенем обтиску, що визначає можливість проходження рекристалізації при старінні з одночасним виділенням в-фази.

Виділення в-фази полегшує зародження рекрісталлізованних зерен внаслідок збідніння пересичені твердого розчину і гальмує їх зростання завдяки зниженню енергії їх кордонів. В результаті такої обробки утворюються наддрібних зерна і дрібні виділення другої фази, що призводить до зростання механічних властивостей, особливо межі втоми, а при старінні купується сверхпластичность.