منصة الرسائل والاطاريح: تأثير عناصر السبك والمعاملة الحرارية على سلوك سبائك ذات أساس Cu-Al

الخلاصة

تُعد برونزوات الألمنيوم (Al-Bronzes) من السبائك ذات الأهمية التكنولوجية في مجالات صناعية عديدة . لعل الصناعات البحرية واحدة من أهمها. وبما أن بعض سبائك النحاس تعاني من الإذابة الانتقائية (Selective Leaching) مثل (Cu-Zn) المستخدمة في المبادلات الحرارية (Heat Exchanging) والبعض الآخر الأغلى سعراً مثل (Cu-Ni) ذو الكلفة التصنيعية العالية ، لذا فقد أجريت دراسات واسعة لتطوير هذه السبائك والأرتقاء بأدائها. ولغرض مواكبة التطور الحاصل للصناعات التكنولوجية المتقدمة وتحديداً التقنيـــات البحرية ، ونظراً للحاجة المتزايدة إلى ظهور سبائك جديدة ذات كفاءة عالية في التطبيقات التي تتضمن أوساطاً عدائية (Hostile Environments) ، لذا فالبحث الحالي يمثل مســـاهمة لإطالة عـمرها الفعّـال (Effective Life) . إذ جرت دراسات لتحضير بعض برونزيات الألمنيوم سباكةً (Casting)، لكن البحث الحالي إستخدم تقنية المساحيق (Powder Metallurgy) مع كل ما تحمله هذه الآلية من تخلص من عيوب السباكة لتهيئة النماذج لأول مرة في العراق وفي جو مفرغ نسبياً من الهواء بحدود (10-2 Torr).إذ أن العينات المستعملة في هذه الدراسـة هي سبائـك ذات أساس (Cu-Al) التي تعود إلى السلسلة (C6XXXX) . وأما عنصر السيليكون (Si) فإنه يضاف لأول مرة لتكوين السبيكة الثلاثية (Cu-Al-Si)، ومتحداً مع بقية العناصر لتكوين السبيكة (G) وبالنسبة المئوية المحددة التي مقدارها (3%) .وقد شملت الدراسة السبائك التالية : تم إجراء الاختبارات التالية: اختبار الكثافـة والمساميـة الخضراوتين والنهائيتين واختبار الانضغاط واختبـار البلـى نـوع (Pin-on-Disk) واختبار الصلادة لفيكرز واختباري التآكل الغمر البسيط والتآكل/بلى (التعرية). أجريت هذه الاختبارات للنماذج قبل وبعد المعاملة الحرارية (Heat Treatment) . تمتاز سبائك برونزوات الألمنيوم بحدوث تحول طوري فيها (Phase-Transformation) بكيفية تشبه لما يجري في سبائك الحديد مع اختلاف في الخواص والآلية. هذه السمة كانت وراء إجراء المعاملات الحرارية . أظهرت عناصر السبك المضافة إلى السبيكة الأساس (Cu-Al) زيادة في مقاومة التآكل (Corrosion Resistance) تراوحت بين (113.3-566.6 %) للسبائك (B) و (D) و (G)،وبفارق مقداره (10 %) عما وجده باحثون آخرون قاموا بتصنيع مثل هذه السبائك بتقنية الصهر وهم (خالد قاسم و Robert M. Laque و Harold T. Michels). بينما تسببت أغلب هذه العناصر في تنعيم الحبيبات (Grain Refining) ، كما أبدت هذه السبائك مقاومة عالية للتآكل تعرية (Corrosion/Erosion Resistance) بلغت أعلى زيادة فيها (488.9 %) في السبيكتين (F) و (G) وهذه النسب كانت الأفضل عما توصل إليه الباحث خالد قاسم عدا كونه أضاف عنصري اليتيريوم والجرمانيوم . وعند استخدام المعامــلة الحراريــة ارتفعت الصلادة إلى قيم قصوى بلغـت (152 %) في السبيكة (B) . أما اختبار الانضغاط فكانت نقطة الخضوع (Yield Point) واضحة فيه. فقد تحسنت مقاومة الانضغاط (Compression) والمطيلية (Ductility) بعد المعاملة الحرارية بصـورة عامة وهذه النتيجة كانت متفردة في البحث الحالي وعدم وجود دراسات سابقة تضاهيها . أما مقاومة البلى الميكانيكي فكان تغيرها طفيفاً قبل وبعد المعاملة الحرارية . السبائك المحضرة أظهرت حالة استقرار (ثبوت حالة التغير بالوزن مع الزمن) بعد فترة من تعرضها للوسط ألأكّـال في اختبارات التآكل والتآكل تعرية ، هذا إضافة لتناقص معدل التآكل بشكل عام بعد المعاملة الحرارية . إن عملية التلبيد (Sintering) تعتمد بشكل أساسي على الانتشار (Diffusion) الذي يمثل آلية تتحكم بها درجات الحرارة والزمن ، لكن السبائك الحالية في البحث تمتلك خصوصية تتمثل في ذوبانية أحد مكونتها (ألألمنيوم) الذي سَيُـبَلّـل (Wetting) بشكل عام سطوح كثير من الجسيمات المكونة للسبائك بدرجات مختلفة وبذا فإن ذلك سوف يؤثر في آلية ألانتشار والتلاصق بين مكونات المسحوق.