4. Многокомпонентные диаграммы состояния сплавов на основе меди

Медь - алюминий - железо - марганец

Изучены сплавы этой системы со стороны медного угла с содержанием алюминия до 20, марганца до 15, железа до 5% (по массе) [20].

Интервал кристаллизации сплавов несколько возрастает при увеличении содержания марганца и алюминия. В структуре сплавов обнаружены фазы α, β и γ системы Cu-Al-Мn и новая фаза [Fe] при увеличении содержания железа до 1% (по массе). Фазы α, β и γ в четверной системе имеют более сложный состав. Построены сечения изотермических тетраэдров при 400, 500, 600, 700 и 850 °С для сплавов, содержащих 0,5; 1; 2,3; 5% (по массе) Fe.

Введение железа в сплавы Cu-Al-Мn вызвало значительное смещение фазовых областей. Железо стабилизирует α-фазу и тормозит образование β-твердого раствора. На рис. 31 приведены изотермические разрезы при 5% (по массе) Fe и различных температурах [4].

Рис. 31. Изотермические сечения диаграммы состояния системы медь - алюминий - железо - марганец с 5% (по массе) Fe при температурах, °С: а - 400; б - 500; в - 600; г - 700; д - 850

Медь - алюминий - железо - никель

В этой системе изучены сплавы, богатые медью и алюминием. Исследования ликвидуса и солидуса сплавов и границы твердого раствора на основе меди показали, что железо повышает точки начала и конца затвердевания тройных сплавов системы Cu-Al-Ni, но в пределах до 1,5% (по массе) оно не оказывает заметного влияния на границы твердого раствора. Данные табл. 7 показывают границы существования α-твердого раствора на основе меди.

Фазовый состав медных сплавов с содержанием, % (по массе): Al 8... 12, Ni 4...6, Fe 4...6 представляет собой α-, β-, δ-фазы и К-твердый раствор между соединениями AINi и AlFe. Твердый раствор α на основе меди имеет неупорядоченную ГЦК структуру, β-фаза - неупорядоченную ОЦК структуру, δ-фаза - структуру типа γ-латуни и К-фаза - ОЦК структуру.

Таблица 7. Границы а-твердого раствора

Сплавы, содержащие 8...9% (по массе) Al, состоят из α-и β-фаз, а при низких температурах - из α- и К-фаз. Сплавы с 10% (по массе) Al состоят из β-фазы при 1000 °С, в интервале температур 800-900 °С - из α-, β- и К-фаз, а при более низких температурах - из α- и К-фаз. Сплавы с 11... 12% (по массе) Al представляют собой β-фазу при 1000 °С и изменяются через β + К к α + β + К-структуре в интервале температур 800...600 °С, которая при понижении температуры сменяется на структуру α + К + δ. В области диаграммы с большим содержанием алюминия установлено, что соединение FeCu₂Al растворяет 6,5% (по массе) Ni, замещающего железо, а соединение NiCu₃Al₆ растворяет 0,8% (по массе) Fe, замещающего никель. На рис. 32 приведены политермические сечения диаграммы Cu-Al-Fe-Ni при постоянном содержании никеля и железа в пределах 4...6% (по массе) [4].

Рис. 32. Политермические сечения диаграммы состояния системы медь - алюминий - железо - никель при содержании никеля и железа, % (по массе): а - 4 Ni 4 Fe; б - 4 Ni 6 Fe; в -5 Ni 5 Fe; г - 6 Ni 4 Fe; д - 6 Ni 6 Fe; e - 0 Ni 0 Fe

Медь - никель - олово - цинк

В системе Cu-Ni-Sn-Zn по кривым охлаждения определена температура ликвидуса сплавов в интервале 0...35% (по массе) Ni, 0...40% (по массе) Zn, при постоянном содержании олова 2,4 и 8% (по массе), остальное медь. Результаты представлены в виде проекций на сечения концентрационного тетраэдра с постоянным содержанием олова - 2 и 8% (по массе) (рис. 33).

Рис. 33. Температуры плавления сплавов системы медь - никель - олово - цинк с постоянным содержанием олова 2 (а) и 8% (по массе) (б)

Медь - никель - свинец - цинк

На диаграмме состояния системы Cu-Ni-Pb-Zn по кривым охлаждения определена температура ликвидуса сплавов в интервале концентрации 0...35% (по массе) Ni, 0...40% (по массе) Zn при постоянном содержании свинца 5, 10 и 20% (по массе), остальное медь. Результаты представлены в виде проекций на сечения концентрационного тетраэдра с постоянным содержанием свинца 5 и 20% (по массе) (рис. 34) [4].

Рис. 34. Температуры плавления сплавов системы медь - никель - свинец - цинк с постоянным содержанием свинца 5 (а) и 20% (по массе) (б)

Медь - никель - олово - свинец - цинк

В системе Cu-Ni-Sn-Pb-Zn изучено изменение твердости литых сплавов от состава по сечениям концентрационного пятиугольника с постоянным содержанием никеля 20% (по массе), свинца 0, 5 и 10% (по массе) и переменным содержанием олова 0...8 и цинка 0...30% (по массе).

Установлено, что олово увеличивает твердость, а цинк практически ее не изменяет, свинец же уменьшает твердость сплавов [4].