سبائك النيكل والألومنيوم والبرونز

وتُعرف سبائك النحاس والألومنيوم باسم برونز الألومنيوم وتنتج مع إضافات السبائك الأخرى مجموعة من الخصائص المفيدة لمجموعة متنوعة من الصناعات. ومن بين هذه السبائك، تُعد مجموعة سبائك برونز النيكل والألومنيوم الأكثر استخداماً. وقد تم تكييفها مع مرور الوقت لتحسين الأداء ويمكن أن توفر مجموعة من الخصائص التي يمكن أن توفر بديلاً اقتصاديًا لأنواع أخرى من أنظمة السبائك. وتتراوح الاستخدامات النهائية من البطانات والمحامل الخاصة بمعدات الهبوط لجميع الطائرات التجارية في العالم إلى مضخات وصمامات مياه البحر، والمراوح للشحن البحري والتجاري، والأدوات غير الشرارية في صناعة النفط والغاز، والواجهات المبهجة في الهندسة المعمارية.

يتوفر برونز النيكل والألومنيوم المصنوع من النيكل والألومنيوم في كل من أشكال المنتجات المصبوبة والمطاوع على حد سواء، ويتميز بمزيج فريد من الخصائص:

- مقاومة ممتازة للتآكل والتآكل
- كثافة عالية القوة (أخف بنسبة 10% من الفولاذ)
- غير قابلة للإشعال
- نفاذية مغناطيسية منخفضة (<1.03 ميكرو في درجات مختارة)
- مقاومة عالية للتآكل
- خصائص تآكل إجهادي جيدة
- خصائص تبريد جيدة
- مقاومة عالية للتجويف
- قدرة تخميد ضعف قدرة الفولاذ
- مقاومة عالية للحشف الحيوي
- طبقة سطح أكسيد واقية لها القدرة على الإصلاح الذاتي.

مواصفات سبائك النيكل والألومنيوم والبرونز

بشكل عام، يمكن تصنيف سبائك النيكل والألومنيوم البرونزية على أنها سبائك تحتوي على 6-13% ألومنيوم وما يصل إلى 7% حديد و7% نيكل. تحتوي السبائك الأكثر شيوعاً عادةً على 3-6% من هذين العنصرين. يضاف المنغنيز بنسبة تصل إلى 1.5% تقريباً كمادة مزيلة للأكسدة وعنصر تقوية.

استخدامات سبائك النيكل والألومنيوم والبرونز

صناعة الطيران

يتمثل الاستخدام الرئيسي لبرونز النيكل والألومنيوم في قطاع الطيران في محامل معدات الهبوط لأسطول الطائرات التجارية في العالم.

إن خصائص التحمل الممتازة ضد الفولاذ، ومقاومة التآكل في ظروف الملح أثناء إزالة الجليد من المدارج في الشتاء، والخصائص الميكانيكية العالية تجعلها سبيكة مثالية لهذا الاستخدام. المواصفات الرئيسية هي AMS 4640، وAMS 4880، وAMS 4881، وAMS 4590، وAMS 4590، وBS2 B 23، وNL14-702، وNL14-705، وNL14-706. ولدى شركات الطائرات والمقاولين الرئيسيين من الباطن أيضًا مواصفاتها الخاصة، على سبيل المثال، Airbus ASN-A 3406 وASN-A 3315 وASN-A6127A وRolls Royce MSR 8503.

الهندسة المعمارية

يستخدم برونز الألومنيوم في مجموعة واسعة من التطبيقات المعمارية. وتفتح قدرتها الطبيعية على تشكيل طبقة أكسيد واقية في البيئات الغنية بالأكسجين المجال أمام التطبيقات، سواء في الظروف الجوية الداخلية أو البحرية. يحتوي برونز النيكل والألومنيوم على أكسيد ذهبي غني، وبفضل خصائصه الفريدة من نوعها، يمكن أن يوفر فوائد إضافية.

يعتبر مبنى البرلمان في لندن، بورتكوليس هاوس، مثالاً بارزاً على الاستخدام المعماري حيث يحتوي على 450 طناً من برونز النيكل والألومنيوم المدمج في إطارات النوافذ والكسوة والسقف (مظلماً بشكل مصطنع)، وقد تم بناؤه لتحمل انفجارات القنابل ويبلغ عمره الافتراضي 120 عاماً.

البحرية

هناك سوق كبير لبرونز النيكل والألومنيوم البرونزي في التطبيقات البحرية، خاصةً في أساطيل الغواصات في العالم. وتتمثل التطبيقات الرئيسية في أنابيب مياه البحر وأنظمة الصمامات، ومناولة الأسلحة، والوصلات المرنة، ومعدات السونار، والفتحات الخارجية لمياه البحر، والصمامات والمحامل الهيدروليكية، والمثبتات والشفاه المانعة للتسرب، والمراوح منخفضة الضوضاء، ومعدات الدفع، ومجموعات المناظير. تستفيد هذه الاستخدامات من بعض الخصائص المهمة لبرونز النيكل والألومنيوم: مقاومة جيدة للتآكل، وعدم الشرر، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، والقوة العالية، وخصائص الصدمات الجيدة.

كما تتميز هذه السبائك أيضاً بخصائص جيدة مضادة للتخميد تبلغ ضعف خصائص الفولاذ، وهو أمر مهم في الغواصات في كتم الصوت للعمليات الصامتة. وتكتسب مقاومة عدم الشرر ومقاومة التآكل أهمية خاصة في أنظمة مناولة الأسلحة. يمكن تصنيع الدرجات المختلفة ذات المحتويات المنخفضة من الحديد والنيكل بنفاذية مغناطيسية أقل من 1.03 ميكرو.

ويُعد برونز النيكل والألومنيوم أحد السبائك الرئيسية المستخدمة في مراوح السفن على السفن التجارية وبواخر الرحلات البحرية. إن مقاومته العالية للتجويف، إلى جانب تكلفته المعقولة وسهولة إصلاحه عند تلفه، يجعله منافساً رئيسياً لهذا التطبيق. كما تُصنع محاور المراوح متغيرة الميل من برونز النيكل والألومنيوم. تُظهر هذه السبيكة خصائص جيدة مضادة للتكلس ضد نفسها، وهو أمر مهم حيث تدور شفرات المروحة داخل الفتحات الأسطوانية. كما يُستخدم برونز النيكل والألومنيوم البرونزي في آليات تروس الروافع في اليخوت العابرة للمحيطات، حيث تلعب الخصائص المضادة للتكتل والقوة العالية ومقاومة التآكل لرذاذ الملح دوراً مهماً.

النفط/الغاز والبتروكيماويات البحرية

تستخدم صناعة النفط/الغاز البحرية البرونز المصنوع من النيكل والألومنيوم في العديد من التطبيقات، حيث تُستخدم السبيكة في الأنابيب والصمامات والمضخات في أنظمة ضخ مياه البحر، وخاصةً في معدات مكافحة الحرائق. وهو متوافق مع أنظمة أنابيب النحاس والنيكل ويستخدم في المضخات والصمامات المرتبطة بها . كما يستخدم في أنظمة ضخ مياه البحر لنقل المياه للحقن مرة أخرى في البئر.

تعد صمامات المشغل من التطبيقات المهمة، سواء في خطوط الأنابيب البرية أو تحت سطح البحر حيث يتم نقل النفط.

في التطبيقات البرية، يمكن أن تقع خطوط الأنابيب في مناطق معزولة، وكذلك في مواقع معادية. وتشكل صمامات المشغل حلقة وصل حيوية في سلامة خط النفط، بالإضافة إلى حماية البيئة من تسرب النفط. يجب أن تعمل الصمامات في ظل درجات حرارة قصوى تتراوح بين -50 درجة مئوية تحت الصفر في الظروف شديدة البرودة، مثل تلك التي تواجهها مناطق القطب الشمالي، إلى +50 درجة مئوية في ذروة الصيف في المناطق الصحراوية في الشرق الأوسط. كما يجب أن تتحمل دخول الرمال في الصحراء وأن تكون قادرة على العمل بعد سنوات عديدة من عدم النشاط. لهذا السبب، يتم اختيار برونز النيكل والألومنيوم في العديد من التصاميم لمقاومته للتآكل وخصائصه المقاومة للتآكل والتحمل. كما يشكل برونز النيكل والألومنيوم البرونزي أيضًا المكون الرئيسي الذي يغلق الصمامات داخل نظام الأنابيب. في الخارج، تُستخدم صمامات المشغل في منصات منصات النفط، حيث يتعذر أحيانًا الوصول إلى الصمامات ويحتاج الأمر إلى تنشيطها بواسطة موجات الراديو.

أنظمة تحلية المياه ومكثفات المياه

تُعد هذه الصناعة منفذًا مهمًا لبرونز النيكل والألومنيوم للمضخات والصمامات وصناديق المياه والدافعات وألواح أنابيب المكثف والأغطية. ويستخدم لدرجات حرارة مرتفعة تصل إلى 325 درجة مئوية تقريباً في أنظمة المكثفات عالية الضغط. ويمكن استخدامه لضخ مياه البحر إلى مستوى موصى به يبلغ 4.3 م/ثانية، وهو ما يتجاوز ما يتحمله النيكل النحاسي 90-10 و70-30. على الرغم من أن برونز الألومنيوم البرونزي لا يتمتع بمقاومة الحشف الحيوي التي يتمتع بها النيكل النحاسي، إلا أنه لا يزال يتمتع بمقاومة عالية للنمو البحري.