جوشکاری تیتانیم و آلیاژهای تیتانیم

طبقه بندی علل این عیوب قطعات:

علل عیب سرد جوشی:
عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق
طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی
پایین بودن سرعت دومین فاز مرحله تزریق
بیش از حد بودن مقدار مذاب تزریق شونده
سرد بودن قالب
سرد بودن مذاب هنگام تزریق
کوتاه بودن کورس ( زمان ) دومین مرحله تزریق

علل عیب ترک خوردگی:
نامناسب بودن عمل تزریق
فشار نامناسب مرحله سوم تزریق
گرم بودن قالب
گرم بودن مذاب تزریق شونده

علل عیب قطرات سرد:
عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق
طرح نامناسب سیستم راهگاهی
پایین بودن سرعت مرحله دوم تزریق
سرد بودن مذاب تزریق شونده
کوتاه بودن زمان مرحله دوم تزریق

روش های جلوگیری از ایجاد این عیوب:

سرد بودن قالب :
سرد بودن قالب موجب ایجاد عیوب مختلفی می شود راه حل های مختلفی جهت جلوگیری از آن می توان پیشنهاد نمود.
الف ) کاهش میزان روغن کاری
ب) افزایش آهنگ تولید (در صورت امکان )
پ) افزایش دمای مذاب تزریق شونده به منظور افت حرارتی قالب
ت) افزایش زمان انجماد به منظور کاهش اتلاف حرارتی قالب

بیش از حد گرم بودن قالب :
هنگامی که قالب بیش از حد گرم باشد چندین راه قابل ارائه هستند .
الف ) افزایش میزان روغن کاری ، چون روغن کاری موجب سرد شدن قالب می گردد.
ب) کنترل شرایط سرد وگرم شدن قالب .
پ) کاهش سرعت تولید .

سرد بودن بیش از حد مذاب در حین تزریق :
به منظور کاهش خطر ایجاد عیوب ریخته گری مانند سردجوشی ، نیامد ، ترک خوردگی و قطرات سرد باید مذاب در منطقه بالای سولیدوس بوده و این مسأله در تمام مرحله پر شدن قالب رعایت شود در صورت سرد بودن بیش از حد مذاب ، چندین راه حل وجود دارند که عبارتند از :
الف ) افزایش دمای مذاب در کوره نگهدارنده با وجود این نباید بالاتر از محدوده c 710 باشد .
ب) کاهش زمان انتقال مذاب ازکوره ذوب به کوره نگهدارنده به منظور کاهش اتلاف حرارتی در ملاقه و ریختن فلز گرم تر به داخل کوره های نگهدارنده .
پ) کاهش زمان نگهداری مذاب پیش از بارریزی ، زیرا مذاب در کوره نگهدارنده مرتبا ً سردتر می شود .
ت)مؤثرترین راه حل کاهش زمان پر شدن قالب

گرم بودن بیش از حد مذاب در هنگام تزریق :
مذاب بیش از حد گرم در هنگام تزریق می تواند باعث ایجاد عیوبی نظیر ترک خوردن ( فلز بیش از حد گرم در حین تزریق می تواند تغییر شکل دهد ) و یا کشیدگی انقباضی گردد ( به علت افزایش درجه حرارت قالب ) برای رفع این مسأله دو راه حل وجود دارد که عبارتند از :
الف ) کاهش درجه حرارت مذاب در کوره نگهدارنده ، البته نباید دما را بیش از حد کاهش داد زیرا در این صورت عیوب دیگری مانند سردجوشی و ... به وجود خواهند آمد.
ب) افزایش زمان پر کردن قالب هدف از این کار از بین بردن تأثیر گرم شدن قالب در حین پر شدن و به دست آوردن فلز سردتر در انتهای پر شدن قالب می باشد .

برنز بریلیم

برنز بریلیم (Beryllium Bronze) یا آلیاژهای مس بریلیم (Copper Beryllium Alloys) دارای 0.6 تا 2% بریلیم همراه با 0.2 تا 2.5% کبالت میباشند. این آلیاژها قابلیت رسوب سختی دارند و میتوانند تا استحکام 212 ksi عملیات گرمایی شوند، که این بیشترین استحکام در آلیاژهای مس تجاری است. جدول زیر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد های خاص آلیاژهای منتخب مس بریلیم را نشان می دهد.

آلیاژهای مس بریلیم برای ابزارهایی که نیاز به سختی زیاد و خواص غیرجرقه زنی دارند به کار می روند، مانند صنایع شیمیایی. مقاومت به خوردگی و خستگی همچنین استحکام این آلیاژها موجب شده که آنها برای ساخت قطعاتی مثل فنر، چرخ دنده، دیافراگم ها و سوپاپ ها مناسب باشند. همچنین در اتصالات برقی و نیز به عنوان قالب برای شکل دهی پلاستیک ها بهکار می روند. اگرچه این آلیاژها تنها مقدار کمی بریلیم دارند ولی نسبتاً گران هستند و بنابراین زمانی بهکار می روند که آلیاژ ارزان تر دیگری برای آن منظور وجود نداشته باشد.

ریزساختار آلیاژ مس بریلیم

ترتیب کلی رسوب گذاری در آلیاژ Cu-2%Be که با اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی مطالعه شده است، به صورت زیر می باشد:

مناطق GP در آلیاژ Cu-2%Be صفحات تک لایه ای می باشد که به طور هم سیما در صفحات {100} زمینه تشکیل می شوند. اندازه این مناطق بر حسب مدت و دمای پیر شدن تغییر می کند. مناطقی با قطر 10 تا 30 آنگستروم و ضخامت 2 تا 3 آنگستروم، پس از 100 ساعت پیرسازی در دمای 100 درجه سانتیگراد به دست آمده است و بعد از یک ساعت در دمای 198 درجه سانتیگراد، تا قطر 70 آنگستروم و ضخامت 1 تا 3 صفحه اتمی رشد می کنند. شکل روبرو نشان دهنده مناطق GP است که در آلیاژ Cu-2%Be بعد از پیرسازی به مدت یک ساعت در دمای 198 درجه سانتیگراد تشکیل شده است. پیر شدن بیشتر، فاز میانی َγ را به وجود می آورد که نیمه هم سیما است. این فاز وقتی که مناطق GP حضور دارند روی آن ها جوانه می زند. بالای خط حلالیت مناطق GP، که حدوداً 320 درجه سانتیگراد است، فاز َγ به صورت ناهمگن جوانه می زند. فاز َγ، که ساختار کریستالی B.C.T دارد، در شکل زیر نشان داده شده است. وقتی که َγ اول تشکیل می شود، َγ و مناطق GP هر دو وجود دارند. تشکیل فاز γَ همراه با نرم شدن آلیاژ به هنگام پیر شدن است.

با افزایش دمای پیر شدن تا 380 درجه سانتیگراد فاز منظم CuBe با ساختار BCC به وجود می آید. این فاز برای ایجاد ساختار یوتکتوییدی با دگرگونی فازی ناپیوسته مطابق شکل زیر رشد می کند. رسوب های ناپیوسته γ در دانه ها جوانه می زنند و به تدریج به داخل دانه ها گسترش می یابند به نحوی که پس از 16 ساعت در دمای 400 درجه سانتیگراد، ساختار کلی از نوع یوتکتویید می باشد. با افزایش مقدار فاز γ با فراپیری، کاهش سختی بیشتر می شود.

برنز نیکل

برنز نیکل (Nickel Bronze) نام دیگر آلیاژهای مس – نیکل است. نیکل برای تشکیل یک سری آلیاژ محلول جامد به مس اضافه میشود که تقریباً 10، 20 و 30% نیکل دارد و مفرغ نیکل نیز نامیده میشود. جدول زیر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد خاص برخی از این آلیاژها را نشان میدهد. افزایش نیکل، استحکام و مقاومت به خوردگی و اکسایش را افزایش میدهد. از آنجا که استحکام آلیاژهای مس- نیکل نسبتاً زیاد است و نسبت به خوردگی و سایش ناشی از آب پرفشار دریا مقاوم هستند، لذا در تولید مبرد های دریایی و لوله های انتقال آب دریا به کار میروند. چون آلیاژهای مس- نیکل به سرعت کار سخت نمی شوند، در لوله ها و صفحات مبرد، مبدل های حرارتی و طیف گسترده ای از تجهیزات فرآیند های شیمیایی به کار می روند.

Click this bar to view the original image of 748x727px.

ویژگی های برنز نیکل

ریزساختار

ریزساختار آلیاژهای مس و نیکل شامل محلول جامد α است. به عنوان مثال دانههای فاز α که تبلور مجدد یافته اند، در آلیاژ %70Cu-%30Ni مطابق شکل روبرو نشان داده شده است.

خواص مکانیکی و الکتریکی

خواص مکانیکی آلیاژهای مس- نیکل در جدول بالا ارائه شده است. نیکل و مس هر دو ساختار FCC دارند، بنابراین آلیاژهای Cu-Ni در تمام محدوده ترکیباتشان شکلپذیر هستند. با افزایش نیکل، استحکام مس با مکانیزم استحکام دهی محلول جامد افزایش مییابد در حالی که شکل پذیری در حد مطلوبی باقی می ماند.

برنز آلومینیوم

برنز آلومینیوم (Aluminum Bronze) نام دیگر آلیاژهای مس - آلومینیوم است، اگر چه برنج های آلومینیوم دار نام بهتری برای آن ها می باشد. این آلیاژ ها کاملاً سخت بوده، استحکام کششی زیادی دارند و چقرمه هستند. آن ها به سایش و خستگی مقاوم اند و به علت لایه سطحی اکسید آلومینیوم مقاومت عالی به خوردگی دارند.

ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد های خاص بعضی از آلیاژهای منتخب برنزهای آلومینیوم در جدول زیر آمده است.

نام و شماره	درصد ترکیب شیمیایی	شکل تجاری	استحکام کششی	استحکام تسلیم	درصد ازدیاد طول	درصد مقاومت به خوردگی	درجه قابلیت ماشین کاری	مشخصات ساخت و کاربرد های خاص
608 برنز آلومینیم دار 5%	95.0 Cu 5.0 Al	T	60	27	55	G-E	20	قابلیت کارسرد خوب، قابلیت کارگرم متوسط. کاربردها: مبرد ها، لوله های مبدل گرما و بخار، لوله های تقطیر.
610 برنز آلومینیوم دار	92.0 Cu, 8.0 Al	R, W	80-70	55-30	65-25	G-E	20	قابلیت کار پذیری سرد و گرم خوب. کاربردها: پیچ و مهره، قسمت های پمپ، محورها، میله های اتصال، روکش فولاد برای سطح سایش.
613 برنز آلومینیوم دار	92.0 Cu, 0.35 Sn, 7.0 Al	F, R, T, P, S	85-70	85-30	42-35	G-E	20	قابلیت شکل پذیری سرد و گرم خوب. کاربردها: مهره ها، پبچ ها، نوارها، ظروف و تانک های مقاوم به خوردگی، قطعات سازه ای، ماشین، سیستم های لوله و متراکم کننده، پوشش های محافظ دریایی، مهمات، محفظه های ضد گلوله
614 برنز آلومینیم دار	91.0 Cu, 7.0 Al, 2.0 Fe	F, R, W, T, P, S	89-76	60-33	45-32	G-E	20	مثل مس 613
618 برنز آلومینیوم دار	89.0 Cu, 1.0 Fe, 10.0 Al	R	85-80	42.5-39	28-23	G-E	40	به وسیله آهنگری و پرس گرم ساخته میشود. کاربردها: بوش ها، چرخ دنده ها، کاربردهایی که مقاوم به خوردگی لازم است، الکترود های جوشکاری.
619 برنز آلومینیوم دار	86.5 Cu, 4.0 Fe, 9.5 Al	F	152-92	145-49	30-1	G-E	--	قابلیت شکل پذیری گرم عالی برای ساخت به وسیله پولک زنی، آهنگری، خم شدن، برش و استامپ کردن. کاربردها: فنرها، قطعات اتصال و کلید برق
623 برنز آلومینیوم دار	87.0 Cu, 3.0 Fe, 10.0 Al	F,R	98-75	52-35	35-22	G-E	50	قابلیت شکل پذیری سرد و گرم خوب، ساخته شده با روش خم شدن، آهنگری گرم، پرس گرم، شکل پذیری جوشکاری. کاربردها: چرخ دنده ها، روکش ها، دنده ها، سوپاپ، پیچ و مهره، گلوله، میله های پمپ، برآمدگی و شیار دنده های مارپیچی، راهنمای شیر.
624 برنزآلومینیوم دار	86.0 Cu, 3.0 Fe, 11.0 Al	F, R	105-90	52-40	18-14	G-E	50	قابلیت شکل پذیری عالی برای ساخت به وسیله آهنگری و خمش گرم. کاربردها: روکش فلزی، دنده ها، بادامک، نوارهای سایش، پین ها، میله های اتصال
625 برنز آلومینیوم دار	82.7 Cu, 4.3 Fe, 13.0 Al	F, R	100	55	1	G-E	20	شکل پذیری گرم عالی برای ساخت با روش آهنگری و ماشین کاری. کاربردها: روکش های فلزی، نوارهای سایش، دندانه ها، بادامک ها، قالب ها، غلتک های شکل دادن.
630 برنز آلومینیوم دار	82.0 Cu, 3.0 Fe, 10.0 Al, 5.0 Ni	F, R	118-90	75-50	20-15	G-E	30	شکل پذیری گرم خوب، ساخت به روش آهنگری و شکل دادن گرم. کاربردها: پیچ، مهره، نشیمن گاه شیر، محورهای دریایی، راهنمای شیر، قطعات هواپیما، محور پمپ ها، اعضای سازه ها
632 برنز آلومینیوم دار	82.0 Cu, 4.0 Fe, 9.0 Al, 5.0 Ni	F, R	105-90	53-45	25-20	G-E	30	شکل پذیری گرم خوب، ساخت به روش شکل دادن و جوشکاری. کاربردها: مهره ها، پیچ ها، قطعات پمپ، محورهایی که نیاز به مقاومت به خوردگی دارند.
638 برنز آلومینیوم دار	95.0 Cu, 2.8 Al, 1.8 Si, 0.40 Co	F	130-82	114-54	39-4	G-E	-	شکل پذیری گرم عالی، ساخت به روش شکل دادن گرم، آهنگری، ماشین کاری. کاربردها: دنده ها، ادوات فلزی دریایی، مهره، پیچ، قطعات و بدنه، شیرها، تنه شیر.
642 برنز آلومینیوم دار	91.2 Cu, 7.0 Al, 1.8 Si	F, R	102-75	68-35	32-22	G-E	60	شکل پذیری گرم عالی، ساخت به روش شکل دادن گرم، آهنگری، ماشین کاری. کاربردها: شیرهای بخار، دنده، سخت افزار دریایی، مهره، پیچ، بدنه شیر و قطعات آن.

آلیاژ فسفر برنز

در جدول زیر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربردهای خاص برخی آلیاژهای فسفر برنز ( برنزهای فسفردار ) نشان داده شده است.

ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربرد های خاص برنز های فسفر منتخب

نام و شماره	درصد ترکیب اسمی	شکل تجاری	استحکام کششی ksi	استحکام تسلیم ksi	درصد ازدیادطول در 2 اینچ	درصد مقاومت به خوردگی	درصد قابلیت ماشینکاری	*مشخصات ساخت و کاربرد های خاص*
505 فسفر برنز 1/25E%	98.75 Cu 1.25 Sn کمی P	F, W	79-40	50-14	48-4	G-E	20	قابلیت کار سرد عالی، قابلیت شکل پذیری گرم خوب، ساخته شده به وسیله پولک زنی، خم شدن، کله زنی و جا زدن، برش. کاربردها: اتصالات الکتریکی، زهکشی خم شونده، سخت افزار خطوط الکتریکی
510 فسفر برنز 5A%	95.0 Cu 5.0 Sn کمی P	F, R, W, T	140-47	80-19	64-2	G-E	20	کارپذیری سرد عالی، ساخته شده به وسیله پولک زنی، خم شدن، دنده سازی غلتکی و آحیدن، برش، استامپ. کاربردها: دم آهنگری، نیزه، باتون، دیسک های اتصال، میخ پرچی- دیافراگم، اتصالات، واشرهای اتصال، سیم برس، سخت افزار شیمیایی، ماشینهای نساجی، الکترود های جوشکاری
511	95.6 Cu 4.2 Sn 0.2 P	F	103-46	80-50	48-2	G-E	20	کار سرد پذیری عالی. کاربردها:صفحات پل، میله های جایگزین شونده، فیوز، دوشاخه برق، فنر، قطعات کلیه برق، سیم بسته بندی، سیم برس، سختافزار شیمیایی، ورق های دقیق، ماشین آلات نساجی، الکترود های جوشکاری.
521 فسفر برنز 8C%	92.0 Cu 8.0 Sn کمی P	F, R, W	140-55	80-24	70-2	G-E	20	قابلیت کارسرد خوب برای پولک زنی، کشش عمیق شکل دادن و خم کردن، برش، استامپ. کاربردها: معمولا برای شرایط کار شدیدتر از مس 510.
524 فسفر برنز 10D%	90.0 Cu 10.0 Sn کمی P	F , R, W	147-66	28 تابکاری شده	70-3	G-E	20	قابلیت کار پذیری سرد خوب برای پولک زنی، شکل دادن و خم کردن، برش. کاربردها: میلهها و صفحات سنگین در شرایط فشار شدید، پل و صفحات گسترده و اتصالات، قطعاتی که مستلزم کیفیت فنری خوب هستند، خاصیت ارتجاعی، مقاومت به خستگی، مقاومت به خوردگی و مقاومت به سایش خوب

جوشكاري:

تيتانيوم خالص تجاري و بيشتر آلياژهاي تيتانيوم قابليت جوشكاري با استفاده از روش هاي مختلف جوشكاري را دارند. متداولترين روش هاي جوشكاري مورد استفاده براي آلياژهاي تيتانيوم GTAWو GMAW مي باشند. از ديگر روش هاي مورد استفاده مي توان به الكترون بيم، جوشكاري ليزر، جوشكاري اصطكاكي و جوشكاري مقاومتي اشاره نمود.

به منظور بدست آوردن جوش سالم تميزي سطح قطعه و استفاده صحيح از گاز خنثي محافظ ضروري است. مذاب تيتانيوم به آساني با اكسيژن و هيدروژن واكنش مي دهد، كه اين عناصر از طريق تماس با هوا و يا سطح آلوده مي تواند جذب مذاب تيتانيوم شوند و اثرات نامطلوبي را بر روي خواص قلز جوش گذارند. به همين علت فرايندهاي جوشكاري همچون SAW براي جوشكاري تيتانيوم مناسب نيستند. همچنين عمدتا تيتانيوم را نمي توان به فلزات ديگر جوش داد زيرا امكان تشكيل تركيبات بين فلزي ترد در ناحيه جوش وجود دارد كه ميتوانند سبب ايجاد ترك در ناحيه جوش شوند.

ماشينكاري:
تيتانيوم و آلياژهاي آن را مي توان با استفاده از ابزارهاي ماشينكاري متداول، ماشينكاري نمود. استفاده از توصيه هاي زير سبب ماشينكاري خوب و عمر زياد دستگاه مي شود:

- استفاده از تيغه هاي برش تيز به منظور كاهش ايجاد حرارت و ساييدگي

- استفاده از حجم بالاي سيال خنك كننده جهت ماكزيمم كردن ميزان حرارت زدوده شده

- استفاده از سرعت هاي برش پايين تر

- جلوگيري از قطع تغذيه سيال خنك كننده

- براده برداري منظم

- محكم كردن قطعه و ابزار ماشين كاري به منظور مقابله با انحنا قطعه

Click this bar to view the original image of 748x905px.

Click this bar to view the original image of 748x972px.

Click this bar to view the original image of 748x835px.

طبقه بندي آلياژهاي تيتانيم
آلياژهاي تيتانيم برحسب فازهاي موجود در ساختار آنها طبقه بندي مي شوند. آلياژهايي كه بيشتر از فاز a تشكيل شده اند، آلياژهاي aناميده مي شوند، در حالي كه آلياژهايي كه اساساً داراي فازa با مقدار كمي عناصر پايداركننده B باشند به نام آلياژهاي نزديك به تيتانيم _a ناميده مي شوند. آلياژهايي كه شامل مخلوط فاز a و B مي باشند. به عنوان آلياژ B + a ناميده مي شوند. بالاخره آلياژهاي تيانيم كه فاز B بعد از سركردن از دماي عمليات حل سازي در دماي اتاق پايدار شده است به عنوان آلياژ B طبقه بندي مي شوند.

آلياژهاي تيتانيم a . به طور كلي بر روي آلياژهاي a و نزديك a نمي توان عمليات گرمايي وجوشكاري انجام داد، اين آلياژها داراي استحكام متوسط، چقرمگي خوب و مقاومت خزشي خوب در دماي بالا مي باشند.

آلياژهاي تيتانيم B + a . با عمليات گرمايي مي توان استحكام اغلب آلياژهاي a + B را تا حد متوسطي افزايش داد. سطح استحكام آنها متوسط به بالاست، آنها خواص شكل پذيري خوبي نيز دارند ولي در دماهاي زياد مقاومت خزشي مطلوبي مثل مقاومت خزشي آلياژهاي a و نزديك a ندارند.

آلياژهاي B . با عمليات گرمايي مي توان استحكام آلياژهاي غني از B را تا حد خيلي زيادي افزايش داد و نيزتا حدودی اين آلياژها راشكل پذيرکرد. اما، چگالي نسبتاً زيادي دارند و وقتي استحكام زيادي داشته باشند شكل پذيري آنها كم است. براثر اين معايب، در حال حاضر كاربرد زيادي ندارند.

آلياژهاي تيتانيم

تركيب شيميايي و كاربردهاي خاص
به دليل Ti-%5Al-%2/5Sn امروزه تنها يك آلياژ مهم تمام وجود دارد كه كاربرد تجارتي دارد، و تركيب اسمي آن آلومينيم و قلع هر دو پايداركننده در تيتانيم مي باشند، اين آلياژ تمام است
آلومينيم يكي از مهمترين عناصر آلياژي براي تيتانيم به شمار مي رود زيرا استحكام آن را تشكيل محلول جامد افزايش داده Ti-%5Al-%2/5Sn و چگالي آن را نيز كاهش مي دهد. به آلياژ
قلع مي افزايند زيرا با ايجاد محلول جامد موجب افزايش استحكام مي شود. اكسيژن، كه تا حدودي در تمام آلياژهاي تيتانيم وجود دارد، نيز مثل آلومينيم پايداركننده قوي a است و استحكام تيتانيم را افزايش مي دهد. با وجود اين، مثل تمام عناصر بين نشين در تيتانيم، اكسيژن شكل پذيري آن را كاهش مي دهد و بنابراين يك آلياژ مخصوص كم اكسيژن Ti%5Al-%2/5Sn براي كاربردهايي بوجود آمد كه نياز به شكل پذيري خوب در دماي پايين دارند. آلياژ قابل جوشكاري است و پايداري و مقاومت به اكسايش خوبي در دماي بالا دارد. با وجود اين، استحكام آن متوسط است.

ريزساختار
، آلياژهاي تيتانيم تمام ساختار بلوري را دارند. ممكن است بر اثر حضور ناخالصيهاي پايداركننده B مثل آهن، نيز وجود داشته باشد. ذرات ريز فاز B رادرساختارتمام a وجود داشته باشد.

آلومينيم مهمترين عنصر آلياژي جانشيني در تيتانيم a مي باشد زيرا به مقدار زيادي فاز a را پايدار مي كند، در حالي كه استحكام تيتانيم را افزايش و چگالي آن را كاهش مي دهد. با وجود اين، مقدار آلومينيمي كه براي تيتانيم به كار مي رود به 5 تا 6% وزني محدود مي شود چون باعث شکنندگی آلیاژ می شود
افزايش قلع، زيركونيم و اكسيژن (اغلب به صورت ناخالصي وجود دارند) نيز فاز aرا در تيتانيم پايدار مي كند و استحكام فلز را افزايش مي دهد. طبق نظريه روزنبرگ حداكثر آلومينيم معادل اين عناصر آلياژي كه بايد به تيتانيم اضافه شوند تا از تشكيل زياد فاز 2 جلوگيري كند برابر است با :

کاربرد خاص	شرایط	آلیاژهای تیتانیم
فلز قابل جوشکاری برای آهنگری و قسمتهای صفحات فلزی مثل موتور هواپیما، تیغه های توربین بخار،مقاومت خوب در برابراکسایش واستحکام خوب در600تا1100 درجه فارنهایت،پایداری خوب در دمای بالا	تابکاری شده	5%Al2.5%Sn
درجه مخصوص برای ظروف سرما زا با فشار بالا که تحت 423 درجه فارنهایت کار میکنند.	تابکاری شده	5%Al2.5%Sn (با اکسیژن کم)

جد ول 2- ترکیب شیمیایی و کاربرد های خاص آلیاژهای تیتانیم a

آلياژهاي تيتانيم B +a

تركيب شيميايي و كاربرد خاص
در اين طبقه از آلياژهاي تيتانيم، يك يا چند عنصر پايداركننده B به مقدار كافي وجود دارد تا در دماي اتاق مقدار چشمگيري فاز B نگه داشته شود، و درنتيجه ساختار B + a ايجاد شود. براي افزايش استحكام آلياژهاي تيتانيم a + B مي توان عمليات حل سازي، آب دادن و پيرسازي را انجام داد.
این آلیاژ مهمترين و پركاربردترين آلياژ تيتانيم مي باشد كه در سال Ti-%6AL-%4V 1978، 55% بازار تيتانيم را به خود اختصاص داده بود. اين آلياژ را مي توان به آساني جوشكاري، آهنگري و ماشينكاري كرد و در انواع مختلف محصولات از قبيل ورق، اكستروژن، سيم و ميله موجود است. این آلياژ در صنايع نظامي نيز به كار مي رود. اين آلياژ قابليت عمليات گرمايي براي رسيدن به حداكثر استحكام را دارد (165) و از ديدگاه متالورژي تا ْ482 پايدار است. يكي از معايب اين آلياژ سختي پذيري كم است و فقط مقاطعي را كه تا يك اينچ ضخامت دارند مي توان كاملاً سخت كرد.

Click this bar to view the original image of 748x850px.

آلياژهاي تيتانيم B

تركيب شيميايي و كاربردهاي خاص
اگر مقدار كافي از عناصر پايداركننده B به تيتانيم افزوده شود پس از آب دهي ساختاري كامل از از نيمه پايدار Bدر دماي اتاق به دست مي آيد و حتي گاهي پس از سرد شدن در هوا. عناصر آلياژي اصلي براي تيتانيمB عبارت است از واناديم، موليبدن، كرم و آهن. گاهي زيركوئيم افزوده مي شود، زيرا موجب افزايش استحكام در فاز B و a مي شود. همچنين به اغلب اين آلياژها آلومينوم نيز اضافه مي شود، زيرا آلومينيم وزن مخصوص را كم مي كند، مقداري سختي محلول جامد به وجود مي آورد و مقاومت با اكسايش را بهتر مي كند. تركيب شيميايي و كاربردهاي خاص آلياژهاي تيتانيم B متداول در جدول( 5 ) آمده است.
آلياژهاي تيتانيم B ، به دليل داشتن ساختار بلوري مکعب مرکز دار، در شرايط حل سازي شده و آب دهي شده به آساني كار سرد مي شوند و مي توانند براي ايجاد استحكامهاي بيشتر بلافاصله پير شوند. اما چگالي آنها نسبتاً زياد است زيرا درصد فلزات سنگيني چون واناديم و موليبدن زياد است. وقتي استحكام زياد باشد اين آلياژها شكل پذيري كمي دارند. در مقاطع ضخيم، اندازه دانه بزرگ و جدايش شيميايي صورت مي گيرد، كه منجر به شكل پذيري كم در كشش و عمر كم در خستگي مي شود. درنتيجه، آلياژهاي تيتانيم B نيمه پايدار در حال حاضر كاربرد زيادي ندارند.

تركيب آلياژ	موارد استفاده
%13V,%11Cr%3Al	بستهاي پراستحكام، قطعات هوا و فضا، صفحات شبكه اي، (شكلپذيري خوب و قابليت عمليات گرمايي).
%8Mo,%8V,%Fe,%3Al	قطعات و صفحات با استحكام و چقرمگي زياد در هواپيما، بستها و قطعات آهنگري شده.
%3Al,%8V,%6Cr,%4Mo,%4Zr	بستهاي پراستحكام، ميله هاي پيچشي، قطعات هوا و فضا
%11/5Mo,%6Zr,%4/5Sn	قسمتهايي كه مستلزم شكلپذيري و مقاومت در برابر خوردگي اند، بستهاي پراستحكام، قسمتهاي صفحه اي پراستحكام هواپيما.

جدول 5 - تركيب شيميايي و كاربرد خاص آلياژهاي B

تيتانيوم و آلياژهای تيتانيوم:

تيتانيوم چهارمين عنصر فراوان در پوسته زمين است و هزينه استخراج آن بدليل نقطه ذوب بالا و واكنش پذيري فوق العاده بالاي آن بسيار بالا است. با اين وجود تيتانيوم و آلياژهاي آن بدليل استحكام بالا، دانسيته كم و مقاومت به خوردگي عالي بسيار مورد توجه مي باشند. ويژگي هاي برتر تيتانيوم به شرح زير است:

نسبت وزن به استحكام بالا كه سبب مي شود در بسياري از كاربردها كه استحكام و تافنس شكست بالايي مورد نياز است آلياژهاي اين فلز جايگزين فولاد شوند. تيتانيوم داراي دانسيته g/cm³5/4 است و آلياژهاي آن داراي نصف وزن فولاد و سوپرآلياژ و نسبت استحكام به وزن عالي مي باشند.
آلياژهاي تيتانيوم استحكام خستگي بسيار بهتري نسبت به آلياژهاي سبك وزن از قبيل آلومينيوم و منيزيم را دارند.
آلياژهاي تيتانيوم قابليت كاربرد در دماهاي بالا حدود 370 تا 590 درجه را دارند.
مقاومت به خوردگي آلياژهاي تيتانيوم بالاتر از فولاد و آلومينيوم است.

تيتانيوم خالص در دماي اتاق داراي ساختار كريستالي HCP و يا آلفا است كه در دماي نزديك 885 درجه سانتي گراد به ساختار كريستاليBCC و يا بتا تغيير فاز مي يابد. دماي انتقال بتا بسته به نوع و مقدار عناصر آلياژي يا مواد ناخالصي مي تواند افزايش و يا كاهش يابد. عناصر آلياژي كه دماي تبديل آلفا به بتا را افزايش مي دهند همچون آلومينيوم، گاليوم، ژرمانيوم، كربن، اكسيژن و نيتروژن بعنوان پايداركننده هاي فاز آلفا و عناصري كه دماي انتقال را كاهش مي دهند بعنوان پايدار كننده هاي فاز بتا ناميده مي شوند كه عناصري همچون موليبدن، واناديوم، تانتاليوم، نيوبيوم، آهن، كروم، منگنز، كبالت، نيكل و مس از اين گروه مي باشند.

آلياژهاي تيتانيوم بر اساس ميزان فازهاي آلفا و بتاي موجود در ساختار در دماي اتاق به 5 دسته اصلي شامل تيتانيوم خالص تجاري، آلفا، نزديك آلفا، آلفا-بتا و بتا تقسيم بندي مي شوند.

تيتانيوم خالص تجاري يا تيتانيوم غيرآلياژي :

عموما شامل 99 تا 5/99 درصد تيتانيوم با مقاديري آهن و عناصر هيدروژن، نيتروژن، كربن و اكسيژن بعنوان ناخالصي مي باشند. ميكروساختار تيتانيوم غيرآلياژي بصورت فاز آلفا با ساختار HCP و مقادير بسيار كمي از فاز بتا است. تيتانيوم خالص تجاري نسبت به آلياژهاي تيتانيوم ارزانتر و داراي مقاومت به خوردگي بالاتر و استحكام پايين تر است. ضمن آنكه غير قابل عمليات حرارتي، اما داراي قابليت جوشكاري و شكل پذيري بالايي هستند و در دماي بالا مقاومت به خزش خوبي از خود نشان مي دهند. لذا اين آلياژها عموما در كاربردهايي كه مقاومت به خوردگي و انعطاف پذيري بالايي نياز دارند و استحكام چندان مورد توجه نيست مورد استفاده قرار مي گيرند.

آلياژهاي تيتانيوم آلفا :

داراي عناصر آلياژي پايداركننده هاي آلفا (نظير آلومينيوم يا اكسيژن) و ساختار كاملا آلفا مي باشند. عناصر پايداركننده آلفا همچنين بعنوان استحكام دهنده هاي محلول جامد عمل مي كنند. در اين آلياژها اكسيژن و نيتروژن موجود بعنوان ناخالصي همچنين سبب سختي آلياژ مي شوند و افزودن قلع سبب بهبود انعطاف پذيري و وجود مقادير كم زيركونيوم سبب استحكام اين آلياژها مي شوند. مقدار عناصر پايدار كننده آلفا كه بصورت آلومينيوم معادل سنجيده مي شوند بعلت جلوگيري از تردي آلياژ نبايستي از 9 درصد تجاوز كند. اين گروه از آلياژها داراي استحكام بالاتر و مقاومت به خوردگي بسيار كم نسبت به تيتانيوم غير آلياژي مي باشند. همچنين اين گروه از آلياژهاي تيتانيوم قابل جوشكاري و غير قابل عمليات حرارتي مي باشند.

آلياژهاي تيتانيوم نزديك آلفا :

شامل مقدار كمي فاز بتا انعطاف پذير مي باشند. در كنار پايداركننده هاي فاز آلفا، آلياژهاي نزديك آلفا با 1 تا 2 درصد پايداركننده فاز بتا از قبيل موليبدن، واناديوم و سيليكون آلياژي مي شوند. اين آلياژها داراي استحكام خزشي بهتر نسبت به آلياژهاي كاملا آلفا تا دماي نزديك 400 درجه سانتي گراد، استحكام نسبتا بالا در دماي اتاق، انعطاف پذيري نسبتا خوب، تافنس بالا، قابليت جوشكاري خوب و مقاومت خوب نسبت به محيط هاي آب شور مي باشند.

آلياژهاي تيتانيوم آلفا-بتا :

آلياژهاي شبه پايداري مي باشند كه شامل تركيبي از عناصر پايدار كننده هر دو فاز آلفا و بتا مي باشند. اين آلياژها قابل عمليات حرارتي و جوشكاري بوده و خواص شكل پذيري خوبي دارند ضمن آنكه داراي تركيب عالي از استحكام، تافنس و مقاومت به خوردگي مي باشند.

آلياژهاي تيتانيوم بتا :اين گروه آلياژهاي شبه پايدار بوده و شامل عناصر پايداركننده فاز بتا نظير موليبدن، سيليكون و واناديوم به اندازه كافي مي باشند. به اين ترتيب فاز بتا در هنگام عمليات كوئنچ پايدار باقي مي ماند. اين آلياژها قابل عمليات حرارتي و شكل پذيري آسان مي باشند و استحكام شكست بالاتري نسبت به آلياژهاي آلفا-بتا دارند.کاربردها :

تیتانیوم و آلیاژهای آن داراي خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی منحصريفردي مي باشند كه اين خواص سبب كاربرد گسترده اين آلياژها در صنايع مختلف از جمله صنايع زير گرديده است:

صنايع دریایی
هوا فضا

موتورهای توربین گازی
مبدلهای حرارتی
تاسیسات آب شیرین
ایمپلنتهای پزشکی
سانتریفیوژها
وسایل نقلیه
الکتروشیمی
توربینهای بخار
محافظ نگهداری زبالههای هستهای
صنایع غذایی و دارویی
صنایع پالایش نفت و صنایع گاز

Click this bar to view the original image of 748x493px.

عمليات حرراتي:

عمليات حرارتي آلياژهاي تيتانيوم شامل تنش زدايي، آنيل، آنيل انحالي و پيرسازي مي باشد. عمليات تنش زدايي به منظور كاهش تنش هاي ايجاد شده در حين پروسه ساخت ، عمليات آنيل به منظور بهينه كردن انعطاف پذيري، قابليت ماشينكاري و پايداري ابعادي و ساختار انجام مي گيرند و انجام عمليات آنيل انحلالي و پيرسازي سبب افزايش استحكام، و بهينه كردن ويژگي هايي از قبيل تافنس شكست، استحكام خستگي و استحكام خزش در دماي بالا مي گردد. حرارت دهي تيتانيوم و آلياژهاي آن در كوره هاي معمولي مي تواند سبب آلودگي سطح و جذب اكسيژن و هيدروژن و در نتيجه ايجاد تردي در آلياژ گردد.

كارگرم:

آهنگري پرسي و چكشي تيتانيوم اصولا مشابه فولادهاي كم آلياژ است. بدليل سرد كنندگي سريع و محدوده كار گرم نسبتا باريك، اثر سردكنندگي ابزار بايستي توسط كاهش زمان تماس تا حد امكان كاهش يابد، كه در اين ميان پيش گرم ابزار نيز موثر است. ادامه آهنگري در دماي بسيار پايين ممكن است سبب گسترش ترك هاي داخلي شود، كه بايستي از اين عمل اجتناب نمود. علاوه بر آن انجام پيش گرم هاي متعدد همراه با انجام تغييرفرم هاي اندك در هر مرحله نيز مضر مي باشد زيرا اين مسئله سبب درشت شدن ساختار دانه ها و خشن شدن ميكروساختار و كاهش خواص مكانيكي مي شود. در چكش كاري سقوطي لبه هاي قالب بايستي داراي انحنا بزرگتر نسبت به فولاد باشند زيرا انقباض حرارتي تيتانيوم كمتر از فولاد بوده و لذا انقباض مجاز كوچكتري را شامل مي شود. حذف زائده ها بايستي در شرايطي كه دماي قطعه بالا است انجام گيرد. لذا به منظور كمتر كردن پيش گرمايش و جلوگيري از اتلاف زمان و حرارت بايستي چكش كاري و حذف زائده ها با كمترين فاصله زماني از يكديگر انجام گيرند و پس از آن عمليات تنش زدايي توصيه مي شود.

كار سرد:

ورقي كه آنيل انحلالي شده است مي تواند تحت عمليات كشش، پرس و غيره قرار گيرد ولي ماكزيمم مقدار تغييرفرم به مقدار بار اعمالي بستگي دارد. استفاده از پرس هيدروليك نتايج خوبي بهمراه دارد. براي توليد قطعات با طرح هاي پيچيده از ورق هاي تيتانيوم، عمدتا از روش شكل دهي چكش سقوطي استفاده مي شود، كه ورق ها پيش از شكل دهي پيش گرم شده اند. لقمه هاي مورد استفاده در شكل دهي سرد را مي توان توسط فرايند برش يا اره كردن با سرعت هاي برش پايين آماده نمود. شرايط لبه لقمه ها از اهميت بالايي برخوردار است و با استفاده از تيغه هاي برش تيز و محكم نگه داشتن لقمه توسط ابزار در حين برش يا پيش گرم قطعه مي توان ايجاد ترك در لبه ها را به حداقل رساند. كليه برآمدگي هاي تيز بايستي زدوده شوند و براي فرايندهاي شكل دهي پيچيده لبه هاي برش بايستي سوهان كاري يا پوليش شوند.

شكل هاي ساده را مي توان در دماي اتاق فرم دهي نمود. تغييرفرم به استحكام و خاصيت ارتجاعي ماده بستگي دارد. روانكارهاي جامد همچون صابون، دي سولفيد موليبدن يا گرافيت نسبت به روغن هاي معدني و گريس ارجحيت دارند.

در شكل دهي قطعات با طرح هاي پيچيده، قطعه و قالب بايستي به منظور تسهيل فرايند شكل دهي، تحت عمليات پيش گرم قرار گيرند.

عمليات كيفي تهيه مذاب Cu
1-اكسيژن زدايي
2-هيدروژن زدايي
3-كنترل تركيب شيميايي
4- تصفيه

اكسيژن زدايي:
اكسيژن يكي از مهمترين عناصري كه ميل تركيبي زيادي با مس و آلياژ هاي مس دارد كه با افزايش درجه حرارت تا حدود 700 درجه مس با اكسيژن توليد اكسيد مس دو ظرفيتي مي كند . در 1050 تا 1100 درجه اكسيد 2 ظرفيتي مس تبديل به اكسيد يك ظرفيتي مي شود . اگر درجه حرارت از 1100 بيشتر شود مجددا اكسيد مس تجزيه مي شود به مس و اكسيژن محلول كه اين اكسيژن در داخل مذاب حل شده و توليد اكسيد مي كند واكنش ديگري را كه انجام مي دهد با هيدروژن مي باشد كه توليد رطوبت و اكسيد فلزات موجود در مذاب را مي كند بخار مرطوب موجود به مرور از مذاب خارج شده و اكسيد هاي موجود نيز به شكل ناخالصي در مذاب به وجود مي آيد

براي حذف اكسيژن و اكسيد هاي فلزي در آلياژ هاي مس از سه روش استفاده مي شود :

استفاده از فلاكس هاي پوششي:
اين مواد مانع از ورود اكسيژن و هيدوژن به داخل مذاب Cu مي شود . فلاكس هاي مورد استفاده معمولا تركيبات كربني – خورده شيشه – و براكس مي باشد( براكس كه تركيبات سديم و پتاسيم كريوليت مي باشد )و خورده شيشه نيز تركيبات سيليسي بوده كه علاوه بر مانع شدن ورود اكسيژن به مذاب باعث افزايش سياليت مذاب و سرباره گيري آسان مي شود .

استفاده از مواد غير محلول در مذاب جهت حذف اكسيژن :
مواد غير محلول در سطح مذاب قرار داده كه اين مواد در روي سطح شروع به انجام واكنش شيميايي كرده و در ضمن احياء اكسيد هاي مذاب به عنوان مواد پوششي در سطح مذاب از اكسيد شدن مذاب جلوگيري مي كنند كه مهمترين آن ها عبارتند از كاربيد كلسيم CaO2، پرايد منيزيم Mg3O2 فلاكس هاي مايع نظير اسيد بوريك زغال چوب اين مواد ضمن خاصيت احيايي داراي وزن مخصوص پايين مي باشد و روي مذاب قرار مي گيرند.

استفاده از اكسيزن زداهاي محلول در مذاب :
اين نوع اكسيژن زداها در حد فاصل سرباره و مذاب واكنش مي دهند معمولا احياء كننده هاي قوي هستند كه عناصري مانند فسفر روي منگنز سيليسيم ليتيم آلومينيم و در بعضي از مواد سرب شامل اين دسته از اكسيژن زداها مي باشد اين عناصر قابليت انحلال در مذاب مس را دارند و با توجه به قابليت احياء كنندگي قوي اكسيد مس را احياء مي كنند و محصولات واكنش عموما وارد سرباره شده و يا به صورت گاز از مذاب خارج مي شود واكنش هايي كه اين عناصر انجام مي دهند شامل عناصر Al- ليتيم –سيليسيم پس از پايان واكنش محصولات واكنش در آنها باقي مي ماند لذا كمتر استفاده مي شود و بهترين اكسيژن زداي محلول فسفر مي باشد كه پس از واكنش از مذاب خارج مي شود و با كاهش انحلال اكسيژن در مذاب از طرف ديگر انحلال هيدروژن افزايش پيدا مي كند لذا بعد از مرحله اكسيژن زدايي بايد عمليات ريخته گري بلافاصله انجام شود .

هيدروژن زدايي:
اين عنصر ماننداكسيژن از اتمسفر محيط و يا رطوبت موجود در مواد شارژ و محيط قالب وارد مواد شارژ مي شود اگر داخل مذاب ميزان اكسيژن بالا باشد باعث كاهش حلاليت هيدروژن مي شود . هيدروژن در مرحله انجماد تبديل به مولكول هيدروژن مولكولي در داخل حفرات انقباضي قرار گرفته و مانع از تغذيه حفرات انقباضي توسط مذاب مي شود در نتيجه حفرات انقباضي تشديد مي شوند .

نكته : حفرات گازي هستند كه در مقطع برشي آن حفرات به صورت گرد و منظم مي باشد اما حفرات انقباضي حفراتي مي باشند كه در مقطع شكست آن شكل حفرات نامنظم و زبر بوده و حفرات سوزني شكلي نيز در دور آن تشكيل شده است

بخار آب موجود به سه شكل در قطعات توليدي اثر مي گذ ارد :
1- مقدار بخار آب توليدي كمتر از حد بحراني باشد در اين شرايط اگر درجه حرارت ذوب و يا فوق ذوب بالا باشد در زمان انجماد نيز بالا باشد بخار آب فرصت خروج از محيط را پيدا مي كند
2- مقدار بخار آب توليدي حدود حد بحراني باشد در اين شرايط در اثر افزايش دما و كاهش چگالي بخار آب و افزايش حجم بخار و همچنين افزايش فشار بخار سرعت خروج بخار از محيط قالب برابر با سرعت توليد گاز توسط مذاب است در اين شرايط ميزان عيوب گازي به حداقل مي رسد .
3- ميزان بخار آب توليدي بيشتر از حد بحراني باشد تشكيل بخار و عدم خروج بخار از محيط باعث افزايش مك تحلخل حفرات گازي و انقباضي در قطعه مي شود .

روش هاي حذف هيدروژن
استفاده از فلاكس و سرباره هاي اكسيدي :
اين نوع سرباره ها با هيدروژن موجود در مذاب واكنش داده و تشكيل بخار آب مي دهد اين بخار از سرباره خارج شده و لذا عمل هيدروژن زدايي تشكيل مي شود اين روش در صنعت كمتر استفاده مي شود كه به دلايل زير مي با شد
1-واكنش هاي ايجاد شده در سرباره باعث كاهش سرباره مي شود .
2-باعث افزايش تلفات مذاب مي شود
3-ممكن است بخار آب موجود در فصل مشترك مذاب و بخار دوباره تجزيه شود و هيدروژن دوباره به داخل مذاب برگشت زده شود .

دمش گاز خنثي :
با دمش گاز خنثي مثل نيتروژن و آرگون مي توان هيدروژن موجود در مذاب را به شكل فيزيكي و مكانيكي به سطح مذاب هدايت كرد علاوه بر گاز هاي هيدروژن و اكسيژن كه ممكن است در مذاب وجود داشته باشد دي اكسيد كربن CO2 و دي اكسيد گوگرد SO2 نيز در مذاب وجود دارد كه منشا اين عناصر محصولات حاصل از احتراق مي باشد CO2 مي تواند با مذاب واكنش داده و تشكيل سولفيد مس دهد : كه سولفيد مس مي تواند به صورت ناخالصي در حفرات باقي بماند .

كنترل تركيب شيميايي
مواد شارژ حين تهيه مذاب داراي تلفات مي باشد اين نوع تلفات باعث بر هم خوردن تركيب شيميايي مذاب مي شود

منشاء تلفات عناصر آلياژي در مذاب
تلفات مذاب و عناصر آلياژي در سرباره :
به علت قابليت چسبندگي مذاب و عناصر آلياژي با سرباره مقداري از مذاب و عناصر آلياژي همراه با سرباره خارج ميشود .

تمايل تركيب عناصر آلياژي با اكسيژن :
درجه حرارت بالاي مذاب كه باعث تصعيد و تبخير عناصر آلياژي مي شود .

تلاطم مذاب :
باعث افزايش سطح تماس مذاب و سرباره مي شود كه اين امر باعث افزايش تلفات مذاب و عناصر آلياژي مي شود .

روش ذوب :
اگر در روش ذوب تقدم و تاخر اضافه كردن عناصر آلياژي در نظر گرفته نشود باعث افزايش تلفات مذاب و عناصر آلياژي مي شود .

آميژن ها:
دليل استفاده از آميژن ها در آلياژ هاي مس به اين دليل مي باشد كه آلياژ سازي علاوه بر كاهش نقطه ذوب از تبخير عناصر آلياژي و تلفات مذاب جلوگيري مي كند .

انواع هاردنر ها در آلياژ هاي مس:

آميژن مس – سيليسيم
جهت توليد اين آلياژ ساز ابتدا مس را ذوب كرده سپس سيليسيم را به شكل ذرات ريز به مذاب اضافه مي شود معمولا تعداد دفعات اضافه كردن 7 تا 8 مرتبه مي باشد كه بعد از هر دفعه اضافه كردن Si به مذاب Cu درجه حرارتش كاهش پيدا مي كند تا از تلفات Si در Cu جلوگيري شود .

آميژن Al-Cu
روش تهيه اين نوع آميژن به اين صورت مي باشد كه در صورت وجود دو كوره Alو Cu را به طور جداگانه ذوب نموده سپس مس را به شكل باركه مذاب به Al اضافه مي كنند اما روش دوم ساخت آميژن به اين صورت مي باشد كه مس را ذوب كرده سپس Al را به مرور به مذاب اضافه مي كنند كه پس از هر بار اضافه كردن Al درجه حرارت را كاهش داده تا از تلفات Alجلوگيري شود

آميژن سه گانه Cu,Al,Ni
براي تهيه اين هاردنر به علت آنكه اضافه كردن Niبه مس هيچ گونه مشكلي ندارد ابتدا هاردنر Cu.Ni را ايجاد كرده و سپس Al را به مرور به مذاب اضافه مي كنند . پس از آماده سازي مواد شارژ و پيش گرم كردن قراضه ها با توجه به نقطه ذوب فشار بخار و درجه حرارت تصفيه عناصر آلياژي به مذاب اضافه مي شود . بهترين نوع كوره ها در ذوب Cu كوره هاي القايي مي باشد اما از كوره هاي و روبربرگ نيز استفاده مي شود .
معمولا اين نوع آلياژ ها در صنايع الكترونيك و برق استفاده مي شود كه تا حدود 2 درصد شامل ناخالصي مي باشد و جود ناخالصي باعث كاهش هدايت الكتريكي آلياژ مي شود ناخالصي هاي موجود شامل روي آرسنيك كادميم سيليسيم كرم ونقره مي باشد به علت قابليت اكسيداسيون بالا و انجماد خميري و سياليت پايين ريخته گري اين آلياژ مشكل مي باشد .

.مس داراي ساختار FCC بوده و تغيرات آلوتروپيك در آن وجود ندارد .در درجه حرارت 1083 درجه سانتيگراد ذوب شده و دانستيته در حدود 8.9گرم بر سانتي متر مكعب دارد مس داراي پارامتر شبكه 3.6 آنگسترم بوده و داراي قطر اتمي 2.55 آنگسترم مي باشد

همچنين داراي مشخصات ريخته گري به شرح زير مي باشد:
1-داراي نقطه ذوب بالايي نسبت به آلياژ هاي غير آهني مي باشد
2-داراي سياليت كم
3- اكسيداسيون بالا
4- آلياژ مس داراي دامنه انجماد طولاني و انجماد خميري مي باشد به خصوص در آلياژ هاي برنج كه اين دامنه انجماد خيلي طولاني مي شود

مواد شارژي كه براي ساخت آلياژ هاي مس به كار مي رود شبيه آلياژ هاي آلومينيم مي باشد كه شامل :
1- شمش هاي اوليه
2-شمش هاي ثانويه
3-قراضه ها
4- برگشتي ها
5- هاردنر ها

* قابل توجه است كه مس قابليت انحلال اكثر عناصر را دارد بنابراين ساخت آلياژ هاي مس همراه عنصري نظير Ni,Si,Zn امكان پذير مي باشد .

شمش هاي اوليه
در مواد شارژ شمش هاي اوليه مي باشد كه شامل شمش مس قلع سيليسيم روي و سرب مي باشد .

نكته : شمش مس به شكل ورق يا مفتول استفاده مي شود كه با درجه خلوص 99.9 تا 99.5 درصد معمولا داراي ناخالصي هاي نظير قلع نيكل آهن آنيتموان سرب بيسموت مي باشد كه معمولا بيشترين ناخالصي در اين آلياژ آهن و نيكل مي باشد .

شمش قلع
اين شمش عموما براي ساخت برنز هاي قلع دار استفاده مي شود كه داراي نقطه ذوب 232 درجه سانتيگراد مي باشد كه وزن مخصوص آن در حدود 7.3 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد . اين عنصر داراي درجه خلوصي در حدود 99.5 تا 99.9 درصد مي باشد كه داراي ناخالصي هايي نظير مس آهن سرب آلومينيم بيسموت آنتيموان مي باشد و عموما به شكل شمش هاي 25 كيلويي و يا مفتول استفاده مي شود .

شمش سيليسيم
كه عموما در ساخت عنوان برنج ها و برنز ها استفاده مي شود و به شكل آميژن و هاردنر به مذاب مس اضافه مي شود .

شمش روي
اين شمش عموما براي ساخت برنج ها استفاده مي شود كه داراي وزن مخصوص 7.1 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد و نقطه ذوب آن420 درجه سانتي گراد مي باشد د.

شمش سرب
اين شمش داراي نقطه ذوب 327 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص 11.3 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد و در صنعت به عنوان سنگين ترين عنصر شناخته مي شود اين عنصر عموما در برنز هاي سرب دار و برنج هاي استفاده مي شود

شمش نيكل
نيكل از لحاظ خواص فيزيكي بسيار شبيه مس بوده و داراي نقطه ذوب 1453 درجه سانتيگراد و دانسيته 8.9 گرم بر سانتيمتر مكعب مي باشد . نيكل عموما در برنج هاي مخصوص استفاده مي شود كه در اصطلاح به اين برنج ها ورشو مي گويند .

شمش هاي ثانويه
اين شمش ها از ذوب مجدد و تصويه آلياژ هاي مس به دست مي آيد كه از نظر كنترل تركيب شيميايي مناسبت تر و مرغوب تر مي باشد همچنين داراي عناصر آلياژي مي باشد معمولا شمش هاي ثانويه داراي 2 تا 7 درصد قلع 4 تا 10 درصد روي و 2 تا 6 درصد سرب مي باشد .

قراضه ها
كه معمولا ضايعات مس بوده كه قبل از استفاده بايد پيش گرم شده و عمليات اسيد شويي و چربي گيري بر روي آن ها انجام مي شود .

خواص مس

مس

مس (Copper) یکی از مواد متداولی بوده که بطور طبیعی در محیط وجود دارد و بشر بطور گسترده ای از آن استفاده می کند. یک فلز مایل به قرمز با ساختار کریستالی FCC می باشد که جزو مهمترین فلزات غیر آهنی است. مس رنگ قرمز و نارنجی را بازتاب می کند و سایر فرکانس های موجود در طیف مرئی را جذب می کند. بعلت ساختار نواری آن به رنگ مایل به قرمز دیده می شود. این فلز چکش خوار، داکتیل و دارای هدایت حرارتی و الکتریکی عالی و همچنین واکنش پذیری شیمیایی پایین می باشد.

خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی مس

مقاومت به خوردگی مس : همه آلیاژ های مس دارای مقاومت به خوردگی در برابر آب و بخار می باشند. در بیشتر اتمسفر های صنعتی و دریایی، آلیاژهای مس دارای مقاومت به خوردگی هستند. مس در محلولهای نمکی، خاک ها، کانی های غیر اکسیدی، اسید های آلی و محلول های سوز آور، مقاوم است. محلول آمونیاک مرطوب، هالوژن ها، سولفید ها، محلولهای حاوی یون های آمونیاک و اسیدهای اکسیدی، مانند اسید نیتریک، به مس حمله خواهند کرد. آلیاژهای مس همچنین دارای مقاومت ضعیفی در برابر اسیدهای غیر آلی هستند. مقاومت به خوردگی آلیاژهای مس به دلیل تشکیل فیلم های به هم چسبیده روی سطح مواد می باشد. این فیلم ها نسبتا غیر قابل نفوذ در مقابل خوردگی هستند بنابراین فلز پایه را از حمله بیشتر محافظت می کنند. آلیاژهای مس-نیکل، برنج های آلومینیوم و آلومینیوم مقاومت عالی در برابر خوردگی در آب نمک از خود نشان می دهند.

جوشکاری تیتانیم و آلیاژهای تیتانیم

طبقه بندي آلياژهاي تيتانيم

تیتانیم ( خواص ، کاربرد ، معرفی آلیاژ ها و ... )

آميژن ها

مشخصات فيزيكي مس

متالورژی مس ( شناخت ، خواص و کاربرد )