در این مقاله توضیحات مختصری در خصوص فلزات رنگین از جمله :
برنج ، مس ، فسفربرنز، مس برلیوم، آلومینیوم داده خواهد شد.

برنج یک آلیاژ فلزی از مس و روی است که حاوی مقادیر کمی سرب، آهن و سایر عناصر است. برنج مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی آب دریا دارد و به راحتی ماشینکاری و شکل می گیرد. همچنین دارای یک اثر بیوسیدال است که آن را برای کاربردهای ضد باکتری عالی می کند.
این توضیحات به چیستی برنج و انواع مختلف برنج و همچنین خواص مکانیکی و شیمیایی آنها می پردازد.

برنج چیست؟

برنج یک آلیاژ فلزی از مس و روی است که معمولاً دارای رنگ زرد طلایی است، اما اگر آلیاژ دارای سطوح بالایی از مس باشد، می‌تواند به قرمز نزدیک‌تر باشد (این به عنوان «برنج قرمز» شناخته می‌شود). برنج به دلیل کارایی عالی، ماشین کاری و ویژگی های ضد باکتری و ضد رسوب زیستی خود شناخته شده است.
جهت مشاوره وخرید انواع مقاطع برنج می توانید با کارشناسان ورق فنری بهلر در تماس باشید.

اجزای برنج چیست؟

برنج آلیاژی از روی و مس است. مقادیر دقیق مس و روی تعیین کننده نوع برنج و خواص مربوط به آن است. عناصر آلیاژی اضافی را می توان برای بهبود خواص خاص به مخلوط اضافه کرد. به عنوان مثال، سرب مقاومت در برابر خوردگی و ماشین کاری را بهبود می بخشد، در حالی که آهن سختی را افزایش می دهد و آلیاژ را آسان تر می کند.

انواع مختلف برنج چیست؟

آلیاژهای برنج مختلفی وجود دارد. با این حال، آنها از نظر آرایش عنصری کمی متفاوت هستند. در زیر برخی از آلیاژهای برنجی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند ذکر شده است:

۱-آلیاژ ۲۶۰ (برنج کارتریج): این آلیاژ برنج تقریباً ۷۰ درصد مس و ۳۰ درصد روی با ناخالصی دارد. این آلیاژ شکل پذیری بسیار خوبی در گرما دارد و به راحتی سرد کار می شود.
آلیاژ ۲۸۰ (Muntz Metal): 2-این آلیاژ برنج تقریباً ۶۰ درصد مس و ۴۰ درصد روی و همچنین مقادیر کمی آهن دارد. یک کاربرد متداول برای فلز مونتز به عنوان جایگزینی ارزان‌تر برای ورقه‌های مسی بود که قبلاً روی بدنه قایق‌ها قرار می‌گرفت تا از رشد ارگانیسم‌های دریایی مانند بارناکل روی بدنه جلوگیری کند.
آلیاژ C360 3-(برنج ماشینکاری آسان) : این آلیاژ برنج حاوی تقریباً ۶۰٪ مس، ۳۵.۵٪ روی، تا ۳.۷٪ سرب و مقادیر کمی آهن است. این آلیاژ یکی از آسان‌ترین مواد در بین تمام برنج‌ها برای ماشین‌کاری است و به‌عنوان ۱۰۰ درصد قابلیت ماشین‌کاری طبقه‌بندی می‌شود. کاربردهای معمولی شامل قطعاتی مانند چرخ دنده یا بوش است.
۴-آلیاژ ۳۸۵ (برنز معماری): برنج ۳۸۵ علیرغم اینکه برنز نامیده می شود، آلیاژی است که تقریباً ۵۹ درصد مس، ۴۲ درصد روی و تا ۳.۵ درصد سرب دارد. این به طرز چشمگیری ماشینکاری و شکل پذیری آن را بهبود می بخشد. سهولت شکل دهی آن را به عنوان یک ماده معماری مورد استفاده برای اکستروژن آلومینیوم محبوب می کند.
آلیاژ ۴۶۴ (Naval Brass): این آلیاژ برنج تقریباً حاوی ۵۹ درصد مس، ۴۰ درصد روی و ۱ درصد قلع با مقدار کمی سرب است. این ترکیب فلزی با مقاومت در برابر خوردگی استثنایی تولید می کند. کاربردها می تواند شامل اتصالات مختلف موجود در عرشه قایق باشد

خواص برنج چیست؟

خواص برنج

جدول زیر ترکیب مکانیکی و عنصری آلیاژهای برنج رایج‌تر را فهرست می‌کند

بزرگترین صادرکننده برنج کجاست؟

اتحادیه اروپا با ارزش کل محصول ۱۶۳ میلیون دلار بزرگترین صادرکننده برنج در سال ۲۰۲۱ بود. هند و کره جنوبی بزرگترین صادرکنندگان برنج هستند.

کاربردهای برنج چیست؟

برنج به دلیل کارایی عالی، مقاومت در برابر خوردگی و خواص ضد باکتریایی، کاربردهای گسترده ای دارد. برخی از این برنامه ها در زیر ذکر شده است:
فشنگ گلوله
لوله های صنعتی
آلات موسیقی
دستگیره و لولای در
چرخ دنده ها
موتورهای دریایی
ابزار
دریچه ها
لوله و اتصالات

برنج چقدر قوی است؟

درجات خاصی از برنج را می توان عملیات حرارتی کرد، به این معنی که استحکام برنج به ترکیب آلیاژ و نوع عملیات حرارتی اعمال شده بستگی دارد. به عنوان مثال، برنج دریایی را می توان به صورت سرد کشیده و آنیل کرد تا به استحکام کششی نهایی ۵۸۰ مگاپاسکال دست یابد که با برخی از گریدهای فولادی قابل مقایسه است. برنج عملیات حرارتی شده اغلب برای بدنه شیرها به دلیل نیاز به تحمل فشارهای بالا استفاده می شود.

مزایای برنج چیست؟

در زیر برخی از مزایای رایج استفاده از برنج ذکر شده است:
ماشین‌کاری آسان: برنج یکی از آسان‌ترین مواد برای ماشین‌کاری است، به‌ویژه برنج ماشین‌کاری آزاد، که دارای امتیاز ماشین‌کاری ۱۰۰ درصد است.
اصطکاک کم: برنج ضریب اصطکاک پایینی دارد. این آن را برای کاربردهای کشویی ایده آل می کند.
ضد باکتری: محتوای مس موجود در برنج انواع خاصی از باکتری ها را از بین می برد. این ویژگی آن را برای استفاده در کاربردهایی مانند دستگیره درب برای جلوگیری از انتقال باکتری ایده آل می کند. برنج همچنین از رسوب زیستی در کاربردهای دریایی جلوگیری می کن.

معایب برنج چیست؟

در زیر برخی از معایب رایج استفاده از برنج ذکر شده است:
مستعد کدر شدن: برنج اگر به درستی نگهداری نشود، می تواند به دلیل اکسیداسیون، تیرگی مایل به سیاه ایجاد کند. برای جلوگیری از این امر ممکن است لازم باشد برنج با یک لاک شفاف پوشانده شود.
غیر حساسیت زا: برنج می تواند باعث تحریک پوست افراد دارای پوست حساس به دلیل محتوای مس یا روی شود، اگر به عنوان مثال با پوشش لاک به درستی درمان نشود.
هزینه بالا: در مقایسه با سایر فلزات رایج مانند فولاد، برنج به دلیل محتوای مس بالای آن گرانتر است. مس یک ماده بسیار گران قیمت است.

حداکثر دمای کاری برنج چقدر است؟

جدول ۲ زیر دمای شروع ذوب و دمای مایع (تکمیل ذوب) را برای برخی از گریدهای رایج برنج فهرست می کند
جدول دوم حداکثر دمای عملیاتی برنج

آیا استفاده از برنج بی خطر است؟

استفاده از برنج توصیه نمی شود. استفاده از برنج برای کاربردهای مهندسی عمومی بی خطر است. اما هنگام تماس با مواد غذاییPH>6بله به دلیل
اسیدی تاثیر منفی بودن یون های مس بر موجودات زنده میکروسکوپی مختلف، برای برخی از حیات آلی میکروسکوپی سمی است.
برنج همچنین می تواند باعث واکنش آلرژیک در افراد دارای حساسیت پوستی شود.
تفاوت بین مس، برنج و برنز چیست؟
هر سه معمولاً به عنوان “فلزات قرمز” نامیده می شوند. برنج و برنز هر دو حاوی مس به عنوان عنصر اصلی خود هستند. برنج حاوی روی به عنوان عنصر ثانویه اصلی و برنز به طور معمول حاوی قلع به عنوان عنصر ثانویه است. برنز به ویژه در برابر خوردگی ناشی از آب دریا مقاوم است در حالی که برنج دارای قابلیت اصطکاک بسیار عالی است. از طرف دیگر مس به دلیل رسانایی بالا برای کاربردهای الکتریکی مناسب است.

مس چیست؟

فلز مس

مس فلزی مایل به قرمز با ساختار کریستالی مکعبی در مرکز صورت است. نور قرمز و نارنجی را منعکس می‌کند و به دلیل ساختار نواری، فرکانس‌های دیگر را در طیف مرئی جذب می‌کند، بنابراین به رنگ قرمز مایل به خوبی است. چکش خوار، انعطاف پذیر و رسانای فوق العاده خوبی برای گرما و الکتریسیته است. نرم تر از روی است و می توان آن را تا سطح روشن پرداخت کرد. در گروه Ib جدول تناوبی به همراه نقره و طلا یافت می شود. مس واکنش شیمیایی پایینی دارد. در هوای مرطوب به آرامی لایه ای سبز رنگ به نام پتینه تشکیل می دهد. این پوشش از فلز در برابر حمله بیشتر محافظت می کند.

جهت مشاوره وخرید انواع مقاطع مس می توانید با کارشناسان ورق فنری بهلر در تماس باشید.

برنامه های کاربردی

بیشتر مس برای تجهیزات الکتریکی (۶۰٪) استفاده می شود. ساخت و ساز، مانند سقف و لوله کشی (۲۰٪)؛ ماشین آلات صنعتی مانند مبدل های حرارتی (۱۵%) و آلیاژها (۵%). آلیاژهای اصلی مس از دیرباز عبارتند از برنز، برنج (آلیاژ مس-روی)، مس- قلع -روی که برای ساختن تفنگ و توپ به اندازه کافی قوی بود و به فلز تفنگ، مس و نیکل معروف بود که به عنوان کوپرونیکل شناخته می شد. فلز ارجح برای سکه های کم ارزش بود.
مس برای سیم کشی برق ایده آل است زیرا به راحتی کار می شود، می تواند به سیم ریز کشیده شود و رسانایی الکتریکی بالایی دارد.

مس در محیط زیست

مس یک ماده بسیار رایج است که به طور طبیعی در محیط وجود دارد و از طریق پدیده های طبیعی در محیط پخش می شود. انسان ها به طور گسترده ای از مس استفاده می کنند. به عنوان مثال در صنایع و کشاورزی کاربرد دارد. تولید مس طی دهه های گذشته افزایش یافته است. به همین دلیل، مقادیر مس در محیط زیست افزایش یافته است.
تولید مس جهان همچنان در حال افزایش است. این اساساً به این معنی است که مس بیشتر و بیشتر در محیط زیست به پایان می رسد. رودخانه ها به دلیل دفع فاضلاب های حاوی مس، لجن آلوده به مس را در سواحل خود رسوب می دهند. مس عمدتاً از طریق آزاد شدن در طی احتراق سوخت های فسیلی وارد هوا می شود. مس موجود در هوا برای مدت زمان زیادی در آنجا باقی می ماند، قبل از اینکه وقتی باران شروع می شود ته نشین شود. سپس عمدتاً در خاک ها ختم می شود. در نتیجه، پس از ته نشین شدن مس از هوا، خاک نیز ممکن است حاوی مقادیر زیادی مس باشد.
مس می تواند هم از طریق منابع طبیعی و هم از طریق فعالیت های انسانی وارد محیط زیست شود. نمونه هایی از منابع طبیعی عبارتند از گرد و غبار ناشی از باد، پوشش گیاهی در حال پوسیدگی، آتش سوزی جنگل ها و اسپری دریا. چند نمونه از فعالیت های انسانی که به آزادسازی مس کمک می کنند قبلاً نام برده شده است. نمونه های دیگر عبارتند از معدن، تولید فلز، تولید چوب و تولید کود فسفات.
از آنجایی که مس هم به طور طبیعی آزاد می شود و هم از طریق فعالیت های انسانی در محیط بسیار گسترده است. مس اغلب در نزدیکی معادن، محیط های صنعتی، محل های دفن زباله و دفع زباله یافت می شود.
بیشتر ترکیبات مس ته نشین می شوند و به رسوبات آب یا ذرات خاک متصل می شوند. ترکیبات مس محلول بزرگترین تهدید برای سلامت انسان هستند. معمولاً ترکیبات مس محلول در آب پس از آزاد شدن از طریق کاربرد در کشاورزی در محیط ایجاد می شوند.

تولید جهانی مس بالغ بر ۱۲ میلیون تن در سال و ذخایر قابل بهره برداری حدود ۳۰۰ میلیون تن است که پیش بینی می شود تنها ۲۵ سال دیگر ادامه داشته باشد. حدود ۲ میلیون تن در سال با بازیافت بازیافت می شود. امروزه مس به عنوان ذخایر عمده در شیلی، اندونزی، ایالات متحده آمریکا، استرالیا و کانادا استخراج می شود که روی هم حدود ۸۰ درصد مس جهان را تشکیل می دهند. سنگ معدن اصلی یک سولفید مس-آهن زرد رنگ به نام کالکوپیریت (CuFeS2) است.

اثرات مس بر سلامتی

مسیرهای نمایش
مس در بسیاری از انواع غذاها، در آب آشامیدنی و در هوا یافت می شود. به همین دلیل ما روزانه مقادیر زیادی مس را با خوردن، آشامیدن و تنفس جذب می کنیم. جذب مس ضروری است، زیرا مس یک عنصر کمیاب است که برای سلامت انسان ضروری است. اگرچه انسان‌ها می‌توانند غلظت‌های نسبتا زیادی از مس را تحمل کنند، اما مس زیاد همچنان می‌تواند مشکلات سلامتی برجسته‌ای ایجاد کند.
غلظت مس در هوا معمولاً بسیار کم است، به طوری که قرار گرفتن در معرض مس از طریق تنفس ناچیز است. اما افرادی که در نزدیکی کارخانه‌های ذوبی زندگی می‌کنند که سنگ مس را به فلز تبدیل می‌کنند، این نوع مواجهه را تجربه می‌کنند.
افرادی که در خانه هایی زندگی می کنند که هنوز لوله کشی مسی دارند، نسبت به اکثر مردم در معرض سطوح بالاتر مس هستند، زیرا مس از طریق خوردگی لوله ها به آب آشامیدنی آنها رها می شود.
مواجهه شغلی با مس اغلب رخ می دهد. در محیط کار، سرایت مس می تواند منجر به یک بیماری شبیه آنفولانزا شود که به عنوان تب فلزی شناخته می شود. این حالت پس از دو روز برطرف می شود و به دلیل حساسیت بیش از حد ایجاد می شود.
جلوه ها
تماس طولانی مدت با مس می تواند باعث سوزش بینی، دهان و چشم شود و باعث سردرد، معده درد، سرگیجه، استفراغ و اسهال شود. جذب عمدی زیاد مس ممکن است باعث آسیب کبد و کلیه و حتی مرگ شود. سرطان زا بودن مس هنوز مشخص نشده است.
مقالات علمی وجود دارد که نشان دهنده ارتباط بین قرار گرفتن طولانی مدت در معرض غلظت های بالای مس و کاهش هوش در نوجوانان جوان است. اینکه آیا این باید نگران کننده باشد موضوعی برای بررسی بیشتر است.
مواجهه صنعتی با بخار مس، گرد و غبار یا مه ممکن است منجر به تب دود فلز با تغییرات آتروفیک در غشاهای مخاطی بینی شود. مسمومیت مزمن با مس منجر به بیماری ویلسون می شود که با سیروز کبدی، آسیب مغزی، دمیلیزاسیون، بیماری کلیوی و رسوب مس در قرنیه مشخص می شود.
اثرات زیست محیطی مس
وقتی مس به خاک می رسد، به شدت به مواد آلی و مواد معدنی می چسبد. در نتیجه پس از رها شدن خیلی دور سفر نمی کند و به سختی وارد آب های زیرزمینی می شود. مس در آب های سطحی می تواند مسافت های زیادی را طی کند، چه به صورت معلق روی ذرات لجن یا به صورت یون آزاد.
مس در محیط زیست تجزیه نمی شود و به همین دلیل زمانی که در خاک یافت می شود در گیاهان و حیوانات تجمع می یابد. در خاک غنی از مس، فقط تعداد محدودی از گیاهان شانس زنده ماندن دارند. به همین دلیل است که تنوع گیاهی زیادی در نزدیکی کارخانه های دفع مس وجود ندارد. مس با توجه به اثراتی که بر گیاهان وارد می کند، تهدیدی جدی برای تولیدات زمین های کشاورزی است. مس بسته به اسیدیته خاک و وجود مواد آلی، می تواند به طور جدی روی روند برخی از زمین های کشاورزی تأثیر بگذارد. با وجود این، کودهای حاوی مس همچنان استفاده می شود.
مس می تواند فعالیت در خاک را مختل کند، زیرا بر فعالیت میکروارگانیسم ها و کرم های خاکی تأثیر منفی می گذارد. به همین دلیل تجزیه مواد آلی ممکن است به طور جدی کند شود.
هنگامی که خاک زمین های کشاورزی با مس آلوده می شود، حیوانات غلظت هایی را جذب می کنند که برای سلامتی آنها مضر است. به طور عمده گوسفندان از مسمومیت با مس رنج می برند، زیرا اثرات مس در غلظت های نسبتاً پایین ظاهر می شود.

فسفربرنز

برنز از آلیاژ مس و قلع فاصله زیادی گرفته است. در حال حاضر کلاس وسیع تری از آلیاژهای مس است که هنوز هم تا به امروز کاربردهای جدیدی پیدا می کند. با این حال، تنوع برنز می تواند انتخاب مواد را دشوار کند، بنابراین این مقاله با بررسی یک نوع برنز، برنزهای فسفری، به کاهش سردرگمی کمک می کند. با بررسی خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی فسفر برنز، این مقاله قصد دارد به طراحان علاقه مند کمک کند تا مشخص کنند که آیا این آلیاژ مس در پروژه های آنها قابل اجرا است یا خیر. ابتدا ترکیب فسفر برنز را بررسی می کنیم و سپس به نقاط قوت، معایب، خواص مکانیکی و در نهایت کاربردهای رایج چنین فلز مفیدی می پردازیم.
جهت مشاوره وخرید انواع مقاطع فسفربرنز می توانید با کارشناسان ورق فنری بهلر در تماس باشید.

خواص فیزیکی فسفر برنز

در زیر، در شکل ۱، نمودار کیفی ترکیب برنز فسفر را نشان می دهد:

شکل ۱: تجزیه کیفی فسفربرنز.
توجه کنید که چگونه درصد روی، آهن، سرب و فسفر شامل بی نهایت کوچک است.
از بررسی شکل ۱، ممکن است درک اینکه چرا فسفربرنز به این شکل نامیده می شود، زمانی که عمدتاً آلیاژی از مس و قلع است، دشوار باشد. این به این دلیل است که تنها درصد کمی از فسفر، در حدود ۰.۰۳-۰.۰۳۵ درصد وزنی، لازم است تا این آلیاژها با خواص منحصر به فردی مانند جریان بهبود یافته، مقاومت در برابر سایش و سفتی آغشته شوند. آنها همچنین به عنوان برنزهای قلع شناخته می شوند، اما همیشه مقداری فسفر وجود دارد که واقعاً یک برنز فسفر محسوب می شود. چگالی آنها در حدود ۸.۸ گرم بر سانتی متر مکعب است و اکثر اشکال این آلیاژها به کار گرم، سرد و عملیات حرارتی پاسخ می دهند. آنها طبیعت خاصی الاستیک دارند، در برابر خستگی و خوردگی مقاوم هستند و به راحتی قابل شکل گیری، ریخته گری و لحیم کاری هستند. افزودن سرب برنزهای فسفر را قوی‌تر و قابل ماشین‌کاری‌تر می‌کند، اما برنزهای فسفر بدون سرب نیز به خودی خود قوی و مقاوم هستند. آنها اغلب برای کاربردهای مقاوم در برابر خوردگی و همچنین در سایر کاربردهایی که به مواد فنری و در عین حال بادوام نیاز دارند استفاده می شوند.

مقاومت ها و ضعف ها

بیشتر آلیاژهای فسفربرنز در برابر کدر شدن و خوردگی مقاوم هستند و در مجرای برق و سایر محیط‌های سوزاننده مفید هستند. آنها همچنین در برابر خستگی مقاوم هستند، به این معنی که قدرت خود را در بسیاری از چرخه های بارگذاری حفظ می کنند. افزودن قلع این مقاومت را همراه با استحکام آن افزایش می‌دهد و افزودن سرب باعث ایجاد برنز فسفری می‌شود که در محاوره به آن «دوست ماشین‌کار» (آلیاژ COLPHOS 90/C54400) معروف است، زیرا تقریباً از برش آزاد قابل تشخیص نیست. آلیاژهای برنج بیشتر آلیاژها در حضور اکسیژن یک پتینه جذاب را تشکیل می دهند و بنابراین برای کاربردهای تزئینی نیز مفید هستند. معایب اصلی فسفر برنز می‌تواند رسانایی الکتریکی پایین آن باشد، زیرا فسفر توانایی فلز برای هدایت جریان و قیمت آن را کاهش می‌دهد. گرد و غبار و دود فسفر برنز نیز هنگام استنشاق سمی است، بنابراین مراقب کیف پول و ریه های خود باشید.
ویژگی های مکانیکی
جدول زیر، برخی از خواص مکانیکی مربوط به کاربردها و استحکام فسفر برنز را نشان می دهد. این بخش به طور مختصر هر ویژگی را توضیح می دهد و نشان می دهد که چگونه آنها این آلیاژ مس را منحصر به فرد می کنند.
جدول ۱: خلاصه خواص مکانیکی برنز فسفر – توجه داشته باشید که این جدول فقط یک خلاصه کلی است و نه یک لیست واقعی از خواص برای همه برنزهای فسفر.
توجه: این جدول فقط یک خلاصه کلی است و نه یک لیست واقعی از خواص تمام برنزهای فسفر.
ویژگی های مکانیکی

استحکام تسلیم کششی یک مقدار تنش است که نقطه ای را تعیین می کند که پس از آن ماده تغییر شکل پلاستیکی می دهد. این یک معیار رایج برای استحکام تسلیم نشدن یک ماده است، زیرا تنش زیر این نقطه باعث خم شدن یا کشش آلیاژ نمی شود (اگرچه، همیشه استثناهایی وجود دارد). این یک اقدام مفید برای سازندگان در هنگام ماشینکاری و همچنین در کاربردهایی است که مواد باید فرم خود را بدون به خطر انداختن یکپارچگی سازه حفظ کنند. برنز فسفر دارای قدرت تسلیم چشمگیری است که با برخی از آلیاژهای آلومینیوم مطابقت دارد و حتی از سایر برنزها نیز پیشی می گیرد و این به دلیل درصد بالای قلع و فسفر آن است. هنگامی که با ویژگی های فنر خوب ترکیب شود، آلیاژی ایجاد می کند که قوی است و محکم می ماند.
مدول الاستیسیته یا مدول یانگ توانایی یک ماده برای تغییر شکل کشسانی را توصیف می کند، یعنی اینکه یک ماده چقدر سفت است. به طور متناقض، مدول یانگ بالاتر ماده الاستیک تری را نشان می دهد، اما این معیاری برای “کشش” نیست. این معیاری برای استحکام مواد داخلی و میزان احتمال بازگشت مواد به شکل اولیه خود در حضور نیروی فزاینده است. بنابراین، مدول یانگ بالا به معنای یک ماده به طور کلی قوی است زیرا تحت شرایط بارگذاری فزاینده تغییر شکل پلاستیکی نمی دهد. برنز فسفر دارای مدول الاستیک نسبتاً بالایی است (تقریباً نصف بیشتر فولادها) که نشان می دهد به اندازه سایر آلیاژها قوی نیست اما می تواند در شرایط متوسط خود را حفظ کند. این باعث می‌شود که برنز فسفر هم برای عملیات شکل‌دهی مفید باشد و هم ماشین‌کاری آن دشوارتر باشد، اما در این مورد کمی بیشتر می‌شود.

رسانایی الکتریکی برنز فسفر حدود ۱۵ درصد مس خالص است – پس چرا وقتی مس بهتر قادر به حمل الکتریسیته است از آن در کاربردهای الکتریکی استفاده کنیم؟ پاسخ در تعادل خوب برنز فسفر از استحکام خستگی، مقاومت در برابر خوردگی و هدایت الکتریکی نهفته است. اگرچه آلیاژ برجسته ای در هیچ یک از این دسته ها نیست، توانایی آن در مقاومت، قوی و رسانایی به این معنی است که اجزای الکتریکی ساخته شده از برنز فسفر بیشتر از آنالوگ های مس دوام خواهند داشت. بنابراین، برنز فسفر برای مدت طولانی به عنوان ماده ای در کلیدهای برق، اتصال دهنده ها، اتصالات و موارد دیگر استفاده شده است، زیرا می تواند بارهای مکانیکی و الکتریکی را بهتر از نمونه های مسی معمولی تحمل کند.
سختی مواد همیشه نسبت به برخی از ماشین‌های سختی استاندارد است و مقیاس‌های سختی مختلف فهرست مقایسه‌ای از مواد در یک کلاس/مواد کلی را ارائه می‌دهند. جدول ۱ مقادیر سختی را از مقیاس Rockwell B نشان می دهد که اغلب برای توصیف سختی آلیاژهای مس و سایر فلزات استفاده می شود. موادی که سختی کمتری دارند معمولاً نرم‌تر هستند، به این معنی که راحت‌تر خراشیده می‌شوند، فرورفته می‌شوند و به صورت موضعی تغییر شکل می‌دهند، در حالی که اعداد بالاتر نشان‌دهنده ماده‌ای است که خراشیدن آن دشوار است (شیشه بوروسیلیکات، سرامیک و غیره). برای مرجع، سختی راکول B مس حدود ۵۰ است، بنابراین از جدول ۱ مشخص است که برنز فسفر نسبت به شکل خالص آن در برابر خراش مقاوم‌تر است. همچنین به اندازه آلیاژهای دیگر مانند فولاد مقاوم نیست، که بسته به کاربرد می تواند خوب یا بد باشد.

مانند سختی، ماشین‌کاری معیاری مقایسه‌ای از توانایی یک ماده برای ماشین‌کاری است و همیشه به برخی از مواد ماشینکاری استاندارد اشاره دارد (برای برنزها، این ماده UNS C36000 است – برنج برش آزاد). به این ماده استاندارد امتیاز ماشینکاری ۱۰۰% داده شده است، به این معنی که ماشینکاری آن آسان است و مشکلات کمی در کارگاه ایجاد می کند. آلیاژهایی که در مقایسه با این مرجع با امتیاز کمتر از ۱۰۰٪ ماشین کاری دشوارتر هستند، و این مورد به طور کلی در مورد برنزهای فسفر است. با این حال، برنز فسفر می تواند به طور ویژه برای رفع این نگرانی ها ساخته شود (همراه با اکثر آلیاژهای دیگر، بسته به منبع شما). برنز فسفر را می توان با افزایش سطح سرب خریداری کرد که مشکل ماشینکاری آن را از بین می برد، زیرا خود روان کننده تر می شود. بنابراین، در حالی که آسیاب اکثر آلیاژهای برنز فسفر تا حدودی دشوار است، این موضوع با انتخاب آلیاژ مناسب قابل حل است.
کاربردهای فسفر برنز
برنز فسفر سالهاست که در قطعات الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد، اما به لطف پیشرفت های تکنولوژیکی و تقاضا برای مواد تخصصی تر، همچنان کاربردهای جدیدی پیدا می کند. در زیر لیستی از کاربردهای برنز فسفر آمده است، اما بدانید که خارج از این فهرست کاربردهای زیادی دارد و برنامه های جدید هنوز در حال توسعه هستند.

برخی از برنامه های کاربردی رایج عبارتند از :
فنر
بوش آستین و بلبرینگ
میله های جوش
جواهر سازی
تار های گیتار
بریج های دندانی
و موارد دیگر
برنزهای فسفر با بسیاری از مشخصات طراحان مطابقت دارد و یک ماده مهندسی اثبات شده است.

مس برلیوم

مس و نیکل بریلیم

آلیاژهای مس بریلیم امکانات ترکیبی از خواص مکانیکی و الکتریکی را ارائه می دهند که در وسعت خود در زمینه آلیاژهای مس کاملاً منحصر به فرد باقی می مانند. آنها امکان دستیابی و پس از سخت شدن را به بالاترین مقاومت مکانیکی آلیاژهای مس می دهند، در حالی که رسانایی الکتریکی بالاتر از برنزها دارند. به منظور پاسخگویی بهتر به نیازهای مختلف صنعت اتصالات، مهندسی برق، ساعت سازی و غیره، Lamineries MATTHEY طیف کاملی از آلیاژهای مس بریلیم را رول می کند.

جهت مشاوره وخرید انواع مقاطع مس برلیوم می توانید با کارشناسان ورق فنری بهلر در تماس باشید.

آلیاژ ۲۵
C17200، CW101C
این آلیاژ حاوی حدود ۲ درصد بریلیم است که پس از عملیات حرارتی برای سخت شدن، بیشترین استحکام مکانیکی و سختی را به دست می آورد. خم شدن عالی را در شرایط نرم و کمی سخت شده نشان می دهد.
مس یک گرید آلیاژی سبک از مس است که برای شکل دهی اولیه به محصولات فرفورژه فرموله شده است. C17200
CW101C نام عددی EN برای این ماده است C17200 شماره UNS
رسانایی الکتریکی نسبتاً پایینی در بین مسهای فرفورژه دارد. علاوه بر این، دمای ذوب نسبتاً پایینی دارد و می تواند مقاومت کششی نسبتاً بالایی داشته باشد.
این آلیاژ با مقاومت بالا در برابر خستگی، مقاومت عالی در برابر آرامش حرارتی و ترکیب منحصر به فرد مقاومت مکانیکی و رسانایی متمایز می شود.

آلیاژ ۱۹۰
C17200 CW101C
Lamineries MATTHEY همچنین آلیاژ CuBe2
استفاده از این آلیاژ باعث می شود از عملیات حرارتی سخت شدن جلوگیری شود و همچنین هرگونه اعوجاج قطعات نهایی را از بین می برد. آلیاژ ۱۹۰ خم شدن خوبی دارد اما از حالتی به حالت دیگر متفاوت است.

M25آلیاژ
C17300 CW102C
این مربوط به یک نسخه حاوی سرب از آلیاژ ۲۵ است و پس از سخت شدن به همان مقاومت های مکانیکی استثنایی می رسد. این آلیاژ به صورت میلگرد و مفتول ارائه می شود که عمدتاً برای قطعات ماشینکاری شده در نظر گرفته شده است.
اضافه شدن کمی سرب به آن قابلیت ماشینکاری بسیار خوبی می دهد (کاهش طول تراشه و سایش ابزار).
این آلیاژ معمولاً پس از ماشینکاری سخت می شود.
می توان آن را به صورت موضعی آنیل کرد تا پس از سخت شدن، چین خوردگی ایجاد شود و به راحتی به صورت گالوانیکی پوشش داده می شود.
این آلیاژ با مقاومت بالا در برابر خستگی، مقاومت عالی در برابر آرامش حرارتی و ترکیب منحصر به فرد مقاومت مکانیکی و رسانایی متمایز است.

آلیاژ ۳
C17510 CW110C
در مقایسه با آلیاژهای ۲۵ و ۱۹۰ حاوی مقدار زیادی بریلیم کاهش یافته است. بنابراین دارای استحکام مکانیکی متوسط، اما رسانایی الکتریکی بالایی است.
این آلیاژ قابل سخت شدن است و خمش پذیری عالی را در حالت های سخت نشده نشان می دهد. آلیاژ ۳ همچنین می تواند در حالت سخت شده در کارخانه تحویل داده شود که تا حدودی شکل پذیری آن را محدود می کند اما امکان جلوگیری از عملیات حرارتی قطعات بریده شده را فراهم می کند.

آلیاژ ۱۷۴
C17410
آلیاژ مس کم آلیاژ در بریلیم. فقط حاوی سطوح بسیار کم عنصر آلیاژی است: بریلیم و کبالت. آلیاژ ۱۷۴ رسانایی الکتریکی عالی و استحکام مکانیکی بالا را ترکیب می کند.
در کارخانه سخت شده است و نیازی به عملیات حرارتی بیشتری برای قطعات نیست. C17410آلیاژ
(مقادیر معمولی: ۵۰% IACS 750 نیوتن بر میلی متر مربع)
این امر هزینه های تولید را کاهش می دهد و از هرگونه تغییر شکل قطعات نهایی جلوگیری می کند. اگرچه آلیاژ ۱۷۴ در حالت سخت شده تحویل داده می شود، اما خمش پذیری خوبی از خود نشان می دهد که بسته به حالت ها متفاوت است. این آلیاژ با شکل‌پذیری و ترکیبی از استحکام و رسانایی مکانیکی متمایز می‌شود که هیچ آلیاژ مس دیگری در این محدوده قیمتی نمی‌تواند به آن دست یابد.

آلیاژ ۳۹۰
C17460
این آلیاژ نتیجه توسعه اخیر در شرایط سخت شده کارخانه ای عرضه می شود و استحکام مکانیکی بسیار بالایی و هدایت الکتریکی و حرارتی استثنایی برای این استحکام از خود نشان می دهد

آلیاژ ۳۶۰
N03360
آلیاژ ۳۶۰، یک آلیاژ نیکل است که حاوی تقریباً ۲٪ بریلیم است.
در تمام کاربردهایی که نیاز به خاصیت ارتجاعی عالی در دماهای بالا دارند استفاده می شود. مقاومت مکانیکی آن بسیار بالا است و در حالت سخت شده از آلیاژ ۲۵ بیشتر است.

آلومینیوم

آلومینیوم فراوان ترین فلز جهان است و سومین عنصر رایج است که ۸ درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد. تطبیق پذیری آلومینیوم آن را به پرکاربردترین فلز بعد از فولاد تبدیل کرده است.
از نظر فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی، آلومینیوم فلزی شبیه به فولاد، برنج، مس، روی، سرب یا تیتانیوم است. می توان آن را به روشی مشابه این فلزات ذوب، ریخته گری، تشکیل و ماشین کاری کرد و جریان الکتریکی را هدایت کرد. در واقع، اغلب از همان تجهیزات و روش های ساخت فولاد استفاده می شود.

جهت مشاوره وخرید انواع مقاطع آلومینیوم می توانید با کارشناسان ورق فنری بهلر در تماس باشید.

سبک وزن

آلومینیوم یک فلز بسیار سبک با وزن مخصوص ۲.۷ گرم بر سانتی متر مکعب است که تقریباً یک سوم وزن فولاد است. این باعث کاهش هزینه های تولید با آلومینیوم می شود. باز هم، استفاده از آن در وسایل نقلیه باعث کاهش وزن مرده و مصرف انرژی و افزایش ظرفیت بار می شود. این امر همچنین باعث کاهش نویز و بهبود سطح راحتی می شود.
با اصلاح ترکیب آلیاژهای آن می توان استحکام آن را با کاربرد مورد نیاز تطبیق داد. آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم-منگنز ترکیبی بهینه از شکل‌پذیری با استحکام هستند، در حالی که آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم-سیلیکون برای ورق‌های بدنه خودرو ایده‌آل هستند، که هنگام قرار گرفتن در معرض فرآیند رنگ‌آمیزی پخت، سخت شدن سنی خوبی از خود نشان می‌دهند.

مقاومت در برابر خوردگی
آلومینیوم به طور طبیعی یک پوشش اکسید نازک محافظ ایجاد می کند که از تماس بیشتر فلز با محیط جلوگیری می کند. این به ویژه برای کاربردهایی که در معرض عوامل خوردگی قرار دارد، مانند کابینت آشپزخانه و وسایل نقلیه مفید است. به طور کلی، آلیاژهای آلومینیوم نسبت به آلومینیوم خالص در برابر خوردگی کمتر مقاوم هستند، به جز آلیاژهای منیزیم-آلومینیوم دریایی. انواع مختلف عملیات سطحی مانند آنودایز، رنگ آمیزی یا لاک زدن می تواند این ویژگی را بیشتر بهبود بخشد.
هدایت الکتریکی و حرارتی
آلومینیوم یک رسانای عالی گرما و الکتریسیته است و نسبت به وزن آن تقریبا دو برابر مس رسانا است. این امر آلومینیوم را به اولین انتخاب برای خطوط اصلی انتقال برق تبدیل کرده است. همچنین برای بسیاری از کاربردهایی که نیاز به تخلیه سریع گرما دارند، مانند مادربردهای کامپیوتر و
غیره کاربرد دارد.
انعکاس
آلومینیوم بازتاب کننده خوبی برای نور مرئی و همچنین گرما است و به همراه وزن کم آن، آن را به ماده ای ایده آل برای بازتابنده ها، به عنوان مثال، اتصالات نور یا پتوهای نجات تبدیل می کند. سقف های خنک ساخته شده از آلومینیوم روکش شده با انعکاس تا ۹۵ درصد از نور خورشید در کاهش گرمای داخلی خورشید در خانه بسیار ارزشمند هستند.
شکل پذیری
آلومینیوم انعطاف پذیر است و نقطه ذوب و چگالی کمی دارد. می توان آن را به روش های مختلفی در شرایط مذاب پردازش کرد. شکل پذیری آن باعث می شود تا محصولات آلومینیومی نزدیک به انتهای طراحی محصول شکل بگیرند. ورق، فویل، پیکربندی هندسی، لوله، میله یا سیم، آلومینیوم به همه آنها بستگی دارد.
قدرت در دماهای پایین
برخلاف فولاد که در دماهای پایین به سرعت شکننده می شود، آلومینیوم با کاهش دما، استحکام کششی بیشتری نشان می دهد.
نفوذ ناپذیر و بی بو
ضخامت فویل آلومینیومی تنها ۰.۰۰۷ میلی‌متر است، اما همچنان بادوام و کاملاً غیرقابل نفوذ است و مواد غذایی پیچیده شده در آن را عاری از طعم یا بوی خارجی نگه می‌دارد. از اشعه ماوراء بنفش نیز جلوگیری می کند.
علاوه بر این، خود فلز غیر سمی و بی بو است که آن را برای بسته بندی محصولات حساس مانند مواد غذایی یا دارویی ایده آل می کند. این واقعیت که می توان از آلومینیوم بازیافتی استفاده کرد، ردپای کربن را برای این مرحله از تولید کنندگان مواد غذایی و نوشیدنی نیز کاهش می دهد.
غیر مغناطیسی
آلومینیوم غیر مغناطیسی است، بنابراین برای محافظ های الکتریکی مانند دیسک های کامپیوتری، آنتن های بشقاب، شینه ها یا محفظه های آهنربایی مفید است.
غیر سمی
آلومینیوم غیر سمی است و بدون ترس در ساخت واک، زودپز و بسیاری دیگر از ظروف پخت و پز استفاده می شود. به راحتی تمیز می شود و در هیچ مرحله ای غذا را آلوده نمی کند.
جذب صدا و ضربه
آلومینیوم یک جاذب عالی صدا است و برای ساخت سقف استفاده می شود. همچنین به دلیل خاصیت ضربه گیر در سپرهای خودرو استفاده می شود.
بدون جرقه
آلومینیوم در تماس با خود یا فلزات غیرآهنی هیچ جرقه ای تولید نمی کند.
قابلیت بازیافت
آلومینیوم ۱۰۰% قابل بازیافت است و آلومینیوم بازیافتی مشابه محصول بکر است. این باعث می شود که آن را به یک ماده منبع بسیار مقرون به صرفه برای دوره های تولید تبدیل کند. ذوب مجدد آلومینیوم به انرژی کمی نیاز دارد: تنها حدود ۵ درصد از انرژی مورد نیاز برای تولید فلز اولیه در فرآیند بازیافت مورد نیاز است.
تولید آلومینیوم
آلومینیوم از ماده معدنی بوکسیت به دست می آید. بوکسیت از طریق فرآیند بایر به اکسید آلومینیوم (آلومینا) تبدیل می شود. سپس آلومینا با استفاده از سلول های الکترولیتی و فرآیند هال هرولت به فلز آلومینیوم تبدیل می شود.
تقاضای سالانه آلومینیوم
تقاضای جهانی آلومینیوم حدود ۲۹ میلیون تن در سال است. حدود ۲۲ میلیون تن آلومینیوم جدید و ۷ میلیون تن ضایعات آلومینیوم بازیافتی است. استفاده از آلومینیوم بازیافتی از نظر اقتصادی و زیست محیطی قانع کننده است. برای تولید ۱ تن آلومینیوم جدید به ۱۴۰۰۰ کیلووات ساعت نیاز است. برعکس، تنها ۵ درصد از این مقدار برای ذوب مجدد و بازیافت یک تن آلومینیوم لازم است. هیچ تفاوتی در کیفیت بین آلیاژهای آلومینیم بکر و بازیافتی وجود ندارد.
کاربردهای آلومینیوم
آلومینیوم خالص نرم، انعطاف پذیر، مقاوم در برابر خوردگی و دارای رسانایی الکتریکی بالایی است. این به طور گسترده برای کابل های فویل و هادی استفاده می شود، اما آلیاژ کردن با عناصر دیگر برای ارائه استحکام بالاتر مورد نیاز برای سایر کاربردها ضروری است. آلومینیوم یکی از سبک ترین فلزات مهندسی است که نسبت استحکام به وزن آن نسبت به فولاد برتری دارد.
آلومینیوم با استفاده از ترکیبات مختلف از خواص سودمند خود مانند استحکام، سبکی، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت بازیافت و شکل پذیری، در تعداد روزافزونی از کاربردها به کار گرفته می شود. این مجموعه از محصولات از مواد ساختاری گرفته تا فویل های بسته بندی نازک را شامل می شود.
نامگذاری آلیاژ
آلومینیوم معمولاً با مس، روی، منیزیم، سیلیکون، منگنز و لیتیوم آلیاژ می شود. افزودن های کوچکی از کروم، تیتانیوم، زیرکونیوم، سرب، بیسموت و نیکل نیز ساخته می شود و آهن همواره در مقادیر کم وجود دارد.

گروه های آلومینیوم

آلیاژ آلومینیوم دارای گروه و گریدهای مختلفی می باشد که هر کدام ویژگی های خاصل خود را دارد که در زیر آمده است:
۱۰۵۰-۱۱۰۰-۱۲۰۰-۲۰۲۴-۲۰۳۰
۳۰۰۳-۳۱۰۵
۵۰۵۲-۵۰۸۳-۵۷۵۴
۶۰۶۱-۶۰۶۳
۷۰۲۰-۷۰۷۵

استحکام آلومینیوم
آلومینیوم خالص استحکام کششی بالایی ندارد. با این حال، افزودن عناصر آلیاژی مانند منگنز، سیلیکون، مس و منیزیم می تواند خواص مقاومتی آلومینیوم را افزایش دهد و آلیاژی با خواص مناسب برای کاربردهای خاص تولید کند.
آلومینیوم به خوبی برای محیط های سرد مناسب است. این مزیت نسبت به فولاد در این است که استحکام کششی آن با کاهش دما افزایش می یابد و در عین حال چقرمگی خود را حفظ می کند. از طرف دیگر فولاد در دماهای پایین شکننده می شود.

مقاومت در برابر خوردگی آلومینیوم
هنگامی که در معرض هوا قرار می گیرد، لایه ای از اکسید آلومینیوم تقریباً بلافاصله بر روی سطح آلومینیوم تشکیل می شود. این لایه مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. نسبت به اکثر اسیدها نسبتاً مقاوم است اما در برابر قلیاها مقاومت کمتری دارد.

رسانایی حرارتی آلومینیوم
رسانایی حرارتی آلومینیوم حدود سه برابر بیشتر از فولاد است. این امر آلومینیوم را به ماده ای مهم برای کاربردهای سرمایش و گرمایش مانند مبدل های حرارتی تبدیل می کند. این ویژگی همراه با غیر سمی بودن آن به این معنی است که آلومینیوم به طور گسترده در ظروف پخت و پز و ظروف آشپزخانه استفاده می شود.

رسانایی الکتریکی آلومینیوم
در کنار مس، آلومینیوم دارای رسانایی الکتریکی کافی برای استفاده به عنوان رسانای الکتریکی است. اگرچه رسانایی آلیاژ رسانای معمول (۱۳۵۰) تنها حدود ۶۲ درصد مس آنیل شده است، اما تنها یک سوم وزن آن است و بنابراین در مقایسه با مس با همان وزن، می تواند دو برابر بیشتر الکتریسیته را هدایت کند.

خواص مکانیکی آلومینیوم
آلومینیوم می تواند به شدت بدون شکست تغییر شکل دهد. این اجازه می دهد تا آلومینیوم با نورد، اکسترود، کشش، ماشین کاری و سایر فرآیندهای مکانیکی تشکیل شود. همچنین می توان آن را با تحمل بالا ریخت.
آلیاژسازی، کار سرد و عملیات حرارتی همگی می توانند برای تنظیم خواص آلومینیوم مورد استفاده قرار گیرند.
استحکام کششی آلومینیوم خالص حدود ۹۰ مگاپاسکال است اما برای برخی از آلیاژهای قابل عملیات حرارتی می توان این میزان را به بیش از ۶۹۰ مگاپاسکال افزایش داد.