برنز یک ترکیب آلیاژی است. ترکیب شیمیایی برنز

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

بسیاری از مردم در مورد برنز فقط می دانند که مجسمه ها و بناهای تاریخی از آن ریخته شده است. در واقع، این فلز به طور غیر شایسته ای از توجه عمومی محروم است. از این گذشته ، بیهوده نبود که در تاریخ بشر حتی یک عصر برنز وجود داشت - یک دوره کامل که در طی آن آلیاژ موقعیت غالبی را اشغال کرد. این یکی از معدود مواد مورد استفاده در صنعت و هنر است. کیفیت آلیاژ مس و قلع در بسیاری از صنایع ضروری است. در ساخت ابزار، مهندسی مکانیک، ریخته گری ناقوس کلیسا و غیره استفاده می شود. در عین حال، امروزه تعداد زیادی گرید فلزی وجود دارد که هر کدام از آنها دارای خواص مشخص و از پیش مدل‌سازی شده‌اند.

استفاده از برنز در گذشته

اولین ذکر آلیاژ مس و قلع به هزاره چهارم قبل از میلاد برمی گردد. این پیشرفت تکنولوژیکیمورخان بر این باورند که تمدن بین النهرین در آن زمان موقعیت پیشرو را به دست آورد. کاوش های باستان شناسی انجام شده در جنوب ایران گواه استفاده گسترده از مفرغ برای ساخت نوک پیکان، خنجر، نیزه، تبر و شمشیر است. در میان یافته‌ها حتی اقلام داخلی مانند مبلمان و آینه، کوزه، آمفورا، گلدان و بشقاب نیز وجود دارد. از همین آلیاژ برای ضرب سکه های باستانی و ساخت جواهرات استفاده می شد.

برنز در قرون وسطی به طور فعال در اروپا استفاده می شود. اشیاء عظیمی مانند توپ و گنبد کلیسا از آن ساخته شده است. در دوره بعد، با توسعه مهندسی مکانیک، چنین فلز همه کاره نیز بی توجه نماند. این عمدتا به دلیل خواص ضد اصطکاک و ضد خوردگی آن مورد قدردانی قرار گرفت. در عین حال، لازم به ذکر است که ماده ای که قبلاً استفاده می شد تا حدودی با آنچه برنز امروزی است متفاوت بود. ترکیب آلیاژ حاوی ناخالصی های جزئی زیادی بود که به طور قابل توجهی کیفیت آن را کاهش داد.

ترکیب شیمیایی برنز مدرن

امروزه در علم مواد، برنز آلیاژی از دو فلز مس و قلع است که به نسبت های مختلف قابل استفاده است. برای اینکه فلز کیفیت مطلوبی داشته باشد، می توان روی، فسفر، منیزیم، سرب و سیلیکون را به این جفت اضافه کرد. وجود ناخالصی های تصادفی با کمک فناوری های مدرن عملاً به صفر می رسد.

در بیشتر موارد، نسبت مس به قلع به نسبت 85 تا 15 درصد قابل قبول در نظر گرفته می شود. کاهش سهممؤلفه دوم زیر علامت نشان داده شده تعدادی از مشکلات را ایجاد می کند که اصلی ترین آنها Liquation است. این اصطلاح توسط متالورژیست ها برای اشاره به فرآیند لایه لایه شدن آلیاژ و انجماد ناهموار آن استفاده می شود.

تاثیر رنگ آلیاژ بر کیفیت آن

افراد آگاه می توانند با دیدن رنگ برنز چیزهای زیادی در مورد یک ماده بیاموزند. ترکیب به طور مستقیم بر این پارامتر تأثیر می گذارد. همانطور که ممکن است حدس بزنید، مس به آلیاژ رنگ قرمز می دهد. بنابراین، کاهش درصد آن به نفع سایر اجزاء به معنای انتقال تدریجی رنگ به رنگ های تیره تر خواهد بود.

با تعادل معمول اجزاء (85٪ مس)، برنز به رنگ زرد در می آید. این رایج ترین گونه ای است که یافت می شود. یک آلیاژ سفید پس از تنظیم نسبت به نسبت 50:50 به دست می آید. اما برای خاکستری شدن برنز باید مقدار مس را به 35% کاهش داد.

در مورد تغییر در ویژگی های عملی آلیاژ هنگام آزمایش با ترکیب آن، وضعیت به شرح زیر است. شکل پذیری مواد به طور مستقیم به محتوای قلع در آن بستگی دارد. هرچه کوچکتر باشد، برنز چکش خوارتر خواهد بود، اما این گفته فقط تا حد معینی صادق است. بنابراین، وقتی به علامت 50% رسید، آلیاژ دوباره نرم می شود.

برنز در هنر

مواد مستحکم و بادوام، در عین داشتن نقطه ذوب نسبتاً پایین و شکل پذیری خوب، نمی تواند افراد خلاق، به ویژه مجسمه سازان را مورد توجه قرار دهد. قبلاً در قرن های V-IV قبل از میلاد در یونان، با کوچکترین جزئیات کار شده بود.فناوری ساخت مجسمه‌های برنزی که امروزه نیز مطرح است.

این واقعیت شامل این واقعیت است که مجسمه از مواد مقاوم در برابر آتش در ابتدا با موم جایگزین می شود که مستقیماً در هنگام ریخته گری از بین می رود. برای این کار طبق نقشه ابتدا باید یک مدل گچ و سپس قالبی برای ریخته گری ساخته شود. محتوای موم وقتی در معرض دما قرار می گیرد به سادگی ذوب می شود و برنز جای آن را می گیرد که سرد و سخت می شود. پس از آن، فقط پردازش و به کمال رساندن باقی می ماند.

فلز توپخانه

برای ساخت توپ و بعدها دیگر تجهیزات نظامی از برنز همیشه استفاده می شده است. ترکیب آلیاژی که برای این اهداف استفاده می شود، معمولاً شامل 90٪ مس و تنها 10٪ قلع است.

این به این دلیل است که مواد برای ابزارها باید بسیار مستحکم بوده و مقاومت پارگی بالایی داشته باشند. نام تجاری برنز BrAZhMts10-3-1.5 دارای چنین ویژگی هایی است. علاوه بر اجزای اصلی، حاوی 1-2٪ منگنز است که ویژگی های ضد اصطکاک و دما را بهبود می بخشد.

ساخت زنگ کلیسا

زنگ زنگ ها باید آهنگین باشد و صدای آن باید گوش را از فاصله دور خوش کند. به اندازه کافی عجیب، اما برنز دارای چنین استعدادهای موسیقی است. برای بهبود صدای زنگ، از آلیاژی با محتوای بالای قلع (از 20 تا 22 درصد) ساخته شده است. گاهی مقداری نقره نیز به آن اضافه می شود. برندهای برنزی که در ساخت زنگ و سایر سازهای کوبه ای استفاده می شود.برای استفاده عملی در صنایع دیگر کاملاً نامناسب هستند. این به دلیل این واقعیت است که چنین آلیاژی دارای ساختار ریزدانه و افزایش شکنندگی است.

فسفر و آلومینیوم برنز

اولین آلیاژ متشکل از 90% مس، 9% قلع و 1% فسفر توسط کانزل در سال 1871 استفاده شد. به آن برنز فسفر می گفتند و این ماده کاربرد خود را عمدتاً در مهندسی مکانیک پیدا کرده است. قطعات ماشین آلات مختلفی از آن ریخته می شود که در معرض افزایش اصطکاک قرار دارند. فسفر برای افزایش خاصیت ارتجاعی و بهبود خواص ضد خوردگی ضروری است. مزیت اصلی این فلز این است که تمام فرورفتگی ها را در هنگام ریخته گری کاملاً پر می کند.

برنز آلومینیوم که ترکیب آن با محتوای بالای مس (تا ۹۵٪) مشخص می شود، از نظر ظاهری بسیار شبیه به طلا است. علاوه بر زیبایی، یک سری مزایای غیر قابل انکار دیگر نیز دارد. به عنوان مثال، افزودن 5% آلومینیوم به آلیاژ اجازه می دهد تا در معرض قرار گرفتن طولانی مدت در محیط های تهاجمی مانند اسیدیته بالا مقاومت کند.

این فلز به عنوان ماده ای برای ساخت قطعات مختلف ماشین آلات، به دلیل مقاومت بالاتر در برابر پارگی، تقریباً به طور جهانی جایگزین برنز فسفر در کارخانه های کاغذسازی و تولید باروت شده است.

سیلیکون و منگنز برنز

سیلیکون برای افزایش رسانایی الکتریکی به آلیاژ اضافه می شود. از این کیفیت در تولید سیم تلفن استفاده می شود. ترکیب مرجع سیلیکون برنز به شرح زیر است: 97.12٪ مس، 1.14٪ قلع، 0.05٪ سیلیکون.

سخت ترینفرآیند تولید دارای آلیاژی حاوی منگنز است. کل روش در چندین مرحله انجام می شود. ابتدا فرومنگان را به مس مذاب اضافه می کنند. سپس با حفظ رژیم دمایی مشخص شده، قلع و در صورت لزوم روی اضافه می شود. شرکت انگلیسی Bronce Company چندین گرید برنز منگنز را با ویسکوزیته و سختی متفاوت تولید می کند. چنین آلیاژی تقریباً در همه صنایع قابل استفاده است.