برونز الألمنيوم C63200 وبدائله المكافئة: مقارنة التكلفة والأداء

1. مقدمة

يستخدم البرونز المصنوع من الألومنيوم C63200 ، وهو سبيكة عالية الأداء على أساس النحاس ، على نطاق واسع في التطبيقات الحرجة عبر صناعات الآلات البحرية والفضائية والنفط والغاز. يفحص هذا التحليل الشامل C63200 جنبًا إلى جنب مع بدائل ما يعادله المحتملة ، حيث يوفر مقارنات مفصلة للتكوين الكيميائي ، والخصائص الميكانيكية ، واعتبارات التصنيع ، ونسب الأداء التكلفة. يهدف هذا الدليل إلى مساعدة أخصائيي المشتريات والمهندسين ومحترفي اختيار المواد في اتخاذ قرارات مستنيرة عند تحديد مواد لتطبيقات الطلبات.

2.

الجدول 1: التركيب الكيميائي لـ C63200 من البرونز الألمنيوم (٪)

ال	مع	Fe	الرصاص	Mn	ني	و
8.7-9.5	ريم.	3.5-4.3	0.02 ماكس	1.2-2.0	4.0-4.8	0.1 كحد أقصى
9.0000*	82.0000*	4.0000*	-	1.6000*	4.0000*	-

*القيم الاسمية

الجدول 2: الخصائص الميكانيكية من البرونز الألمنيوم C63200

ملكية	قيمة	وحدة
إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر	621-950	الآلام والكروب الذهنية
قوة الغلة	310-365	الآلام والكروب الذهنية
استطالة	9-25	٪
صلابة برينل	120-210	سمك 12-300 مم × عرض 200-2300 مم
سمك 12-300 مم × عرض 200-2300 مم	7.6	ز / سم³
معامل المرونة	110	المعدل التراكمي
توصيل حراري	42	ث/م · ك
معامل التمدد الحراري	16.2	ميكرون/م · ك
التوصيل الكهربائي	7	٪ IACS

3. بدائل مكافئة مباشرة لـ C63200

3.1 معادلات قياسية دولية

الجدول 3: معادلات المعايير الدولية لـ C63200

دولة	اساسي	تعيين	مستوى التكافؤ
الولايات المتحدة الأمريكية	من	الولايات المتحدة C63200	مرجع
أوروبا	تشغيل	CuAl10Ni5Fe4	عالي
D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب	من	CuAl10Ni5Fe4	عالي
D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب	D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب	CA106	عالي
D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب	JIS	CAC702	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب	غيغابايت	KAL10-4-4	عالي
روسيا	GOST	Brazhnmts 9-4-4-1	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
دولي	ISO	Seasf10f5n5	متوسطة

3.2 مقارنة التكوين الكيميائي

الجدول 4: مقارنة التكوين الكيميائي لـ C63200 وما يعادلها المباشر (٪)

سبيكة	اساسي	ال	مع	Fe	الرصاص	Mn	ني	و	آحرون
C63200	من	8.7-9.5	ريم.	3.5-4.3	0.02 ماكس	1.2-2.0	4.0-4.8	0.1 كحد أقصى	-
CuAl10Ni5Fe4	تشغيل	8.5-10.5	ريم.	3.0-5.0	0.02 ماكس	0.5-2.5	4.0-6.0	0.1 كحد أقصى	Zn≤0.5
CA106	D3 الصلب للأعمال الباردة لديه مقاومة تآكل عالية جدًا ضد التآكل الكاشطة والمواد اللاصقة بسبب الحجم الكبير للكربيدات الصلبة في مصفوفة الصلب	8.8-10.0	ريم.	3.0-5.0	0.01 كحد أقصى	0.5-2.0	4.0-5.5	0.1 كحد أقصى	Zn≤0.5
CAC702	JIS	8.5-10.0	ريم.	2.0-4.0	0.05 ماكس	1.5-3.0	4.0-5.5	0.3 كحد أقصى	-
KAL10-4-4	غيغابايت	9.0-10.5	ريم.	3.5-5.0	0.01 كحد أقصى	0.5-2.0	4.0-5.0	0.1 كحد أقصى	-

3.3 مقارنة الخصائص الميكانيكية

الجدول 5: مقارنة الخواص الميكانيكية لـ C63200 والمكافئات المباشرة

سبيكة	قوة الشد (MPa)	قوة الخضوع (ميجا باسكال)	استطالة (٪)	صلابة (HB)
C63200 (ASTM)	621-950	310-365	9-25	120-210
Cual10ni5fe4 (EN)	650-830	300-350	10-20	140-200
CA106 (BS)	640-800	300-340	12-18	140-190
CAC702 (هو)	590-780	280-330	10-18	130-180
QAL10-4-4 (GB)	640-820	300-350	10-20	140-200

4. فئات المواد البديلة

4.1 الدرجات البرونزية من الألومنيوم الأخرى

الجدول 6: مقارنة الدرجات البرونزية الألومنيوم البديلة

سبيكة	نحن#	AL (٪)	الاختلافات الرئيسية	التكلفة النسبية	تصنيف الأداء
C63000	C63000	9.0-11.0	أعلى AL ، خصائص مماثلة	105 ٪	عالي
C63020	C63020	10.0-11.5	قوة أعلى ، أقل الدكتايل	110 ٪	عالي
C62300	C62300	8.5-10.0	انخفاض NI ، انخفاض القوة	85 ٪	متوسطة
C95400	C95400	10.0-11.5	لا ني ، مقاومة تآكل أقل	80 ٪	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
C95500	C95500	10.0-11.5	يحتوي على NI ، قوة أعلى	90 ٪	عالي

4.2 بدائل النيكل المصنوعة من الألومنيوم

الجدول 7: بدائل البرونز الألمنيوم النيكل

سبيكة	نحن#	التكوين الرئيسي	الخصائص الرئيسية	نسبة التكلفة إلى C63200	أفضل التطبيقات
C95800	C95800	Cu-9Al-4Fe-4Ni	مقاومة تآكل أعلى	115 ٪	المراوح البحرية ، المضخات
C95700	C95700	CU-12AL-6FE-2NI	قوة أعلى ، ليونة أقل	110 ٪	المحامل الشاقة
C95900	C95900	Cu-12al-6ni-2.5fe	مقاومة تآكل ممتازة	120 ٪	أجزاء معدات هبوط الطائرات

4.3 بدائل البرونز غير الألومنيوم

الجدول 8: مواد بديلة من غير الألومنيوم

فئة المواد	مثال سبيكة	خصائص المفتاح مقارنة	نسبة التكلفة	التوافق
الفوسفور البرونز	C52400	انخفاض قوة ، توصيل كهربائي أفضل	75 ٪	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
البرونز المنغنيز	C86300	قوة أعلى ، مقاومة تآكل أقل	80 ٪	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
السيليكون البرونز	C87300	أفضل قابلية للآلات ، تقلص مقاومة التآكل	85 ٪	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
البريليوم النحاس	C17200	قوة أعلى ، خصائص الربيع ممتازة	180 ٪	متوسطة منخفضة
النيكل سيلفر	C75200	انخفاض القوة ، مقاومة التآكل الجيدة	90 ٪	منخفضة medium

4.4 بدائل غير قائمة

الجدول 9: مواد بديلة غير قائمة

فئة المواد	مثال الصف	أداء مقارن	نسبة التكلفة	التطبيق تداخل
ستانلس ستيل	316L	قوة أعلى ، احتكاك أقل	65٪	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
سبائك النيكل	مونيل 400	مقاومة تآكل متفوقة ، تكلفة أعلى	160 ٪	عالية للبحرية
سبائك التيتانيوم	TI-6AL-4V	أعلى قوة إلى وزن ، وزيادة التكلفة بكثير	280 ٪	منخفضة medium
بلاستيك هندسي	نظرة خاطفة	قوة خفيفة ، تشتيت ذاتي ، قوة أقل	85 ٪	قليل
المحامل المركبة	PTFE/الألياف	احتكاك منخفض ، سعة تحميل محدودة	70 ٪	منخفض جدا

5. تحليل التكلفة الأداء

5.1 مؤشر تكلفة المواد النسبية

الجدول 10: مؤشر تكلفة المواد النسبية (C63200 = 100)

من	تكلفة المواد الخام	تكلفة المعالجة	مؤشر التكلفة الإجمالية	اتجاه التكلفة (عامين)
C63200	100	100	100	مستقر
Cual10ni5fe4 (EN)	95-105	95-105	95-105	مستقر
C63000	100-110	100-105	100-108	زيادة طفيفة
C95400	75-85	90-100	80-90	مستقر
C95800	110-120	105-115	110-120	زيادة
316L مقاوم للصدأ	55-65	70-80	60-70	متقلب
مونيل 400	150-170	140-160	145-165	زيادة
نظرة خاطفة	160-180	40-50	80-90	مستقر

5.2 تصنيف الأداء حسب التطبيق

الجدول 11: تصنيف الأداء حسب التطبيق (1-10 مقياس ، 10 = الأفضل)

من	البحرية	Oil & Gas	الفضاء	آلات ثقيلة	تقييم القيمة الإجمالية
C63200	9	8	8	9	8.5
CuAl10Ni5Fe4	9	8	8	9	8.5
C95400	7	7	6	8	7.5
C95800	9	9	8	8	8.8
316L مقاوم للصدأ	7	7	6	6	7.5
مونيل 400	9	9	7	6	7.0
نظرة خاطفة	6	7	8	5	6.5

6. اعتبارات التصنيع

6.1 مقارنة معالجة

الجدول 12: مدى ملاءمة عملية التصنيع (1-10 مقياس ، 10 = ممتاز)

من	صب الرمال	الطرد المركزي الصب	صب الاستثمار	آلية	قابلية اللحام
C63200	9	9	8	7	6
CuAl10Ni5Fe4	9	9	8	7	6
C95400	8	9	7	6	5
C95800	8	9	7	6	6
316L مقاوم للصدأ	6	7	8	5	8
مونيل 400	6	7	7	5	7
نظرة خاطفة	غير متاح	غير متاح	غير متاح	8	غير متاح

6.2 اعتبارات سلسلة التوريد

الجدول 13: عوامل سلسلة التوريد

من	توافر عالمي	مهلة الرصاص (أسابيع)	تنوع المورد	استقرار السعر
C63200	عالي	4-6	عالي	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
CuAl10Ni5Fe4	عالي	4-6	عالي	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
C95400	عالي	3-5	عالي	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
C95800	متوسطة	5-8	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر	منخفضة medium
316L مقاوم للصدأ	عالية جدًا	2-4	عالية جدًا	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر
مونيل 400	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر	6-10	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر	قليل
نظرة خاطفة	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر	3-5	إلى 500 درجة مئوية وتخفيف التوتر	عالي

7. معادلة خاصة التطبيق

الجدول 14: البدائل الموصى بها حسب التطبيق

تطبيق	الاختيار الأول	الخيار الثاني	الخيار الثالث	عامل الاختيار الرئيسي
المحامل البحرية	C63200	C95800	مونيل 400	المقاومة للتآكل
مكونات الصمام	C63200	CuAl10Ni5Fe4	316L	معالجة الضغط
ضخ البطانات	C63200	C95400	C95800	ارتداء المقاومة
التروس	C63200	C95500	الصلب الصلب	قوة
المكونات الهيدروليكية	C63200	CuAl10Ni5Fe4	نظرة خاطفة	قدرة الضغط
تجهيزات الطائرات	C63200	C95900	TI-6AL-4V	تحسين الوزن
Offshore equipment	C63200	C95800	مونيل 400	المقاومة للتآكل

8. منهجية الاختيار للمواد المكافئة

الجدول 15: مصفوفة القرار لاختيار المواد

عامل الاختيار	وزن	C63200	CuAl10Ni5Fe4	C95800	316L SS	مونيل 400	نظرة خاطفة
القوة الميكانيكية	20 ٪	9	9	8	8	7	5
المقاومة للتآكل	25 ٪	8	8	9	7	9	9
ارتداء المقاومة	20 ٪	9	9	8	6	7	6
فعالية التكلفة	15%	7	7	6	8	5	6
التوفر	10 ٪	8	8	7	9	6	7
قابلية المعالجة	10 ٪	8	8	8	7	6	8
درجة مرجح	100%	8.25	8.25	7.85	7.30	6.90	6.75

9. الاستنتاج والتوصيات

لا يزال البرونز المصنوع من الألومنيوم C63200 اختيارًا ممتازًا ماديًا للتطبيقات التي تتطلب مجموعة من القوة ومقاومة التآكل وارتداء الخصائص. تم العثور على أكثر البدائل المكافئة المباشرة في المعيار الأوروبي Cual10NI5FE4 والمعيار الصيني QAL10-4-4 ، والتي توفر خصائص وتكلفة أداء متطابقة تقريبًا.

بالنسبة للتطبيقات الحساسة للتكاليف حيث يكون بعض التسوية للأداء مقبولة ، فإن البرونز C95400 يقدم بديلًا قابلاً للتطبيق بتكلفة أقل بنسبة 15-20 ٪ تقريبًا. في البيئات الشديدة التآكل ، وخاصة تطبيقات مياه البحر ، قد يبرر برونز C95800 Nickel Aluminium تكلفته العالية بنسبة 10-20 ٪ من خلال طول العمر المتفوق.

بالنسبة لمحترفي المشتريات ، تنطبق التوصيات التالية:

طلب وثائق شهادة المواد للتحقق من التكوين والخصائص
النظر
تقييم التكلفة الإجمالية للملكية بما في ذلك الصيانة واستبدال تردد
بناء علاقات مع العديد من الموردين لضمان توفر المواد
للتطبيقات الهامة ، إجراء اختبار الأداء مع مواد بديلة قبل التنفيذ الكامل

من خلال تقييم عوامل التكافؤ المقدمة بعناية في هذا التحليل ، يمكن لأخصائيي المشتريات والمهندسين اتخاذ قرارات مستنيرة عند اختيار بدائل لـ C63200 من البرونز المصنوع من الألومنيوم ، وموازنة متطلبات الأداء مع اعتبارات التكلفة.