CN114616352A - 铜合金 - Google Patents
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Abstract
一种合金，包括或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；以及1至15原子百分比的铝。
Description
技术领域
本公开一般涉及合金，特别地，涉及铜合金。
背景技术
本说明书中对现有技术的任何讨论绝不应被视为承认此类现有技术已广为人知或构成本领域公知常识的一部分。
铜镍合金具有广泛的用途，包括应用在需要良好导热性的吸热器和散热器中，以及需要耐腐蚀性的海洋环境中。然而，这样的合金制造起来可能很昂贵并且难以操作。在这种情况下，需要具有改进的机械性能的新合金。降低与制造合金相关的某些成本也是有利的。
发明内容
在第一方面，本公开提供了一种合金，其包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；以及1至15原子百分比的铝。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；1至24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；以及1到15原子百分比的铝。
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在一些示例中，合金包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；17至35原子百分比的锰；1至7原子百分比的镍；10至24原子百分比的锌；以及1至5原子百分比的铝。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：45至60原子百分比的铜；17至35原子百分比的锰；1至5原子百分比的镍；10至20原子百分比的锌；以及1至5原子百分比的铝。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：50至60原子百分比的铜；17至35原子百分比的锰；1至5原子百分比的镍；10至20原子百分比的锌；以及1至5原子百分比的铝。
在一些示例中，(3×铝的原子百分比)+锌的原子百分比+(0.2×锰的原子百分比)在22.5％和32.5％之间。
在一些示例中，铜∶镍的原子百分比比值至少为9。
在一些示例中，合金具有在约40％和65％之间的断裂拉伸应变。
在一些示例中，合金具有在约390MPa和575MPa之间的极限抗拉强度。
在一些示例中，合金具有在约80和170之间的铸态硬度(HV)。
在第二方面，本公开提供了一种合金，其包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；至多12原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；至多12原子百分比的铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅或镁；以及至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；至多7原子百分比的铬；至多8原子百分比的铅；至多8原子百分比的铋；至多8原子百分比的钴；至多12原子百分比的铁；至多8原子百分比的碳；至多8原子百分比的锡；至多8原子百分比的硅；至多2原子百分比的镁；至多0.5原子百分比的砷；至多0.5原子百分比的磷；至多0.5原子百分比的硫；以及至多0.5原子百分比的锑。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；至多5原子百分比的铬；至多5原子百分比的铅；至多2原子百分比的铋；至多8原子百分比的钴；至多12原子百分比的铁；至多4原子百分比的碳；至多2原子百分比的锡；至多8原子百分比的硅；至多2原子百分比的镁；至多0.3原子百分比的砷；至多0.3原子百分比的磷；至多0.3原子百分比的硫；以及至多0.3原子百分比的锑。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：85至95原子百分比的铜、锰、镍、锌和铝；余量的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡和硅组成的组中的一种或多种元素。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；17至35原子百分比的锰；1至7原子百分比的镍；10至24原子百分比的锌；1至5原子百分比的铝；至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：45至60原子百分比的铜；17至35原子百分比的锰；1至5个原子百分比的镍；10至20原子百分比的锌；1至5原子百分比的铝；至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
在一些示例中，合金包含或由以下组成：50至60原子百分比的铜；17至35原子百分比的锰；1至5原子百分比的镍；10至20原子百分比的锌；1至5原子百分比的铝；至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
在一些示例中，(3×铝的原子百分比)+锌的原子百分比+(0.2×锰的原子百分比)在22.5％和32.5％之间。
在一些示例中，铜∶镍的原子百分比比值至少为9。
在一些示例中，合金具有在约30％和65％之间的断裂拉伸应变。
在一些示例中，合金具有在约390MPa和575MPa之间的极限抗拉强度。
在一些示例中，合金具有在约80和170之间的铸态硬度(HV)。
附图说明
图1.受拉合金样品的工程应力/应变曲线。
图2.受拉合金样品的工程应力/应变曲线。
图3.Cu-Ni-Mn-Zn-Al拉伸试样断裂的侧面轮廓。从左到右：
Cu60Ni5Mn15Zn17.5Al2.5，Cu60Ni5Mn12.5Zn20Al2.5，Cu57.5Ni5Mn17.5Zn17.5Al2.5，Cu57.5Ni5Mn15Zn20Al2.5，Cu55Ni5Mn20Zn17.5Al2.5，Cu55Ni5Mn17.5Zn20Al2.5，Cu52.5Ni5Mn22.5Zn17.5Al2.5和Cu52.5Ni5Mn20Zn20Al2.5。
图4.Cu-Ni-Mn-Zn-Al拉伸试样断裂的侧面轮廓。从左到右：
Cu45Ni5Mn32.5Zn15Al2.5，Cu45Ni5Mn35Zn12.5Al2.5，Cu47.5Ni5Mn30Zn15Al2.5，Cu47.5Ni5Mn32.5Zn12.5Al2.5，Cu50Ni5Mn27.5Zn15Al2.5，Cu50Ni5Mn30Zn12.5Al2.5，Cu52.5Ni5Mn27.5Zn12.5Al2.5和Cu52.5Ni5Mn25Zn15Al2.5。
具体实施例
术语“约”被理解为是指+/-10％，优选+/-5％或+/-1％，或更优选+/-0.1％的范围。
在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“包含”或“包含”的变体将被理解为暗示包含所述的元素、整数或步骤、或元素组、整数组或步骤组，但不排除任何其他元素、整数或步骤，或元素组、整数组或步骤组。因此，在本说明书的上下文中，术语“包括”是指“主要包括，但不必是只包括”。
本文所引用的任何数值范围旨在包括包含在所引用范围内的具有相同数值精度的所有子范围。例如，1.0到5.0的范围旨在包括列举的最小值1.0和列举的最大值5.0之间(并包括)的所有子范围，即具有等于或大于1.0的最小值以及等于或小于5.0的最大值，例如2.1至4.5。这里列举的任何最大数值限制旨在包括其中包含的所有更低的数值限制，并且这里列举的任何最小数值限制旨在包括其中包含的所有更高的数值限制。
本公开提供了合金，其包括或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；以及1至15原子百分比的铝。应当理解，这里描述的合金可能包括附带杂质。优选地，附带杂质不超过0.5at.％(原子百分比)，或优选地，0.1at.％，或更优选地，0.05at.％。
在某些示例中，本发明提供了一种合金，该合金包括或由以下组成：42.5至65at.％Cu；10至40at.％Mn；0.5至8at.％Ni；5至24at.％Zi；以及1至5at.％Al。在某些实施例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：44至64at.％Cu；8至40at.％Mn；1至8at.％Ni；6至20at.％Zi；以及1至4at.％Al。在某些实施例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：42至62.5at.％Cu；8至40at.％Mn；1至8at.％Ni；6至20at.％Zi；以及1至4at.％Al。在某些实施例中，本公开提供了一种合金，该合金包括或由以下组成：42.5至65at.％Cu；8至40at.％Mn；1至5at.％Ni；6至20at.％Zi；以及1至3at.％Al。在某些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：47.5至62.5at.％Cu；8至40at.％Mn；1至6at.％Ni；6至15at.％Zi；以及1至3at.％Al。在某些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：47.5至65at.％Cu；8至40at.％Mn；1至6at.％Ni；6至13at.％Zi；以及1至3at.％Al。在某些实施例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：45至60at.％Cu；12.5至35at.％Mn；3至5at.％Ni；12.5至20at.％Zi；以及2至3at.％Al。
在某些示例中，本公开提供了一种合金，其由以下组成：约60at.％Cu；约5at.％Ni；约15at.％Mn；约17.5at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约60at.％Cu；约5at.％Ni；约12.5at.％Mn；约20at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约57.5at.％Cu；约5at.％Ni；约17.5at.％Mn；约17.5at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约57.5at.％Cu；约5at.％Ni；约15at.％Mn；约20at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约55at.％Cu；约5at.％Ni；约20at.％Mn；约17.5at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约55at.％Cu；约5at.％Ni；约17.5at.％Mn；约20at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约52.5at.％Cu；约5at.％Ni；约20at.％Mn；约20at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约52.5at.％Cu；约5at.％Ni；约22.5at.％Mn；约17.5at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约52.5at.％Cu；约5at.％Ni；约25at.％Mn；约15at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约52.5at.％Cu；约5at.％Ni；约27.5at.％Mn；约12.5at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约50at.％Cu；约5at.％Ni；约30at.％Mn；约12.5at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约50at.％Cu；约5at.％Ni；约27.5at.％Mn；约15at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约47.5at.％Cu；约5at.％Ni；约30at.％Mn；约15at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约47.5at.％Cu；约5at.％Ni；约32.5at.％Mn；约12.5at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约45at.％Cu；约5at.％Ni；约32.5at.％Mn；约15at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约45at.％Cu；约5at.％Ni；约35at.％Mn；约12.5at.％Zn；以及约2.5at.％Al。本公开还提供了一种合金，其由以下组成：约59at.％Cu；约3at.％Ni；约15.5at.％Mn；约20at.％Zn；以及约2.5at.％Al。
在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：5至40at.％Mn；1至24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：8至40at.％Mn；1至8at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：8至40at.％Mn；1至8at.％Ni；5至24at.％Zn；1至5at.％Al；余量Cu。在一些示例中，本公开提供一种合金，其包括或由以下组成：12.5至35at.％Mn；1至7at.％Ni；7.5至24at.％Zn；1至5at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供一种合金，其包括或由以下组成：12.5至35at.％Mn；1至7at.％Ni；7.5至20at.％Zn；1至5％at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：22.5至35at.％Mn；1至5at.％Ni；7.5至12.5at.％Zn；1至3at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：17至35at.％Mn；1至8at.％Ni；9.5至20at.％Zn；0至5at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：17至35at.％Mn；1至8at.％Ni；9.5至20at.％Zn；1至5at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：17至35at.％Mn；1至8at.％Ni；9.5至15at.％Zn；1至5at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：17至35at.％Mn；1至8at.％Ni；9.5至12.5at.％Zn；1至5at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：17至35at.％Mn；1至8at.％Ni；9.5至12.5at.％Zn；1至3at.％Al；以及余量Cu。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：17至35at.％Mn；1至5at.％Ni；9.5至12.5at.％Zn；1至3at.％Al；以及余量Cu。
在一些实施例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；以及至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；以及至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。应当理解，在这样的示例中，合金可以包括铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁中的一种或多种，只要这一种或多种元素的总浓度不超过20at.％。同样，这样的合金可包括砷、磷、硫和锑中的一种或多种，只要这一种或多种元素的总浓度不超过大于1at.％。在某些示例中，砷、磷、硫和锑以单独约0.5at.％或总计约0.7at.％的量存在。
在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5到40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％Cr。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％Pb。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％Bi。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％Co。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％的Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％Fe。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％C。在一些示例中，本公开提供了一种合金，该合金包括或由以下组成：40至62.5at.％的Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％Sn。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％Si。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及至多20at.％Mg。
在一些示例中，合金包括0至7at.％的铬，例如0至5at.％的铬、0.5至4.5at.％的铬、0.5至4at.％的铬、0.5至3.5at.％的铬、1至3.5at.％的铬、1至3at.％的铬、1.5至3at.％的铬或1.5至2.5at.％的铬。例如，合金可包括约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％、约2at.％、约2.25at.％、约2.5at.％、约2.75at.％、约3at.％、约3.25at.％、约3.5at.％、约3.75at.％、约4at.％、约4.25at.％、约4.5at.％、约4.75at.％、约5at.％、约5.25at.％、约5.5at.％、约5.75at.％、约6at.％、约6.25at.％、约6.5at.％、约6.75at.％或约7at.％的铬。在一些示例中，合金中不存在铬(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至7at.％Cr，例如0.5至5at.％Cr。
在一些示例中，合金包括0至8at.％的铅，例如0至6at.％的铅、0.5至5.5at.％的铅、0.5至5at.％的铅、0.5至4.5at.％的铅、1至4.5at.％的铅、1至4at.％的铅、1.5至3.5at.％的铅或1.5至3at.％的铅。例如，合金可包括约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％、约2at.％、约2.25at.％、约2.5at.％、约2.75at.％、约3at.％、约3.25at.％、约3.5at.％、约3.75at.％、约4at.％、约4.25at.％、约4.5at.％、约4.75at.％、约5at.％、约5.25at.％、约5.5at.％、约5.75at.％、约6at.％、约6.25at.％、约6.5at.％、约6.75at.％、约7at.％、约7.25at.％、约7.5at.％、约7.75at.％或约8at.％的铅。在一些示例中，合金中不存在铅(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至8at.％Pb，例如0.5至6at.％Pb。
在一些示例中，合金包括0至8at.％的铋，例如0至5at.％的铋、0.5至4.5at.％的铋、0.5至4at.％的铋、0.5至3.5at.％的铋、1至3at.％的铋、1至2.5at.％的铋或1.5至2.5at.％的铋。例如，合金可包括约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％、约2at.％、约2.25at.％、约2.5at.％、约2.75at.％、约3at.％、约3.25at.％、约3.5at.％、约3.75at.％、约4at.％、约4.25at.％、约4.5at.％、约4.75at.％、约5at.％、约5.25at.％、约5.5at.％、约5.75at.％、约6at.％、约6.25at.％、约6.5at.％、约6.75at.％、约7at.％、约7.25at.％、约7.5at.％、约7.75at.％或约8at.％的铋。在一些示例中，合金包括小于0.7at.％的铋，例如小于0.5at.％的铋。在一些示例中，合金中不存在铋(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至8at.％Bi，例如0.2至2at.％Bi，例如约0.55at.％或约0.6at.％Bi。
在一些示例中，合金包括0至8at.％的钴，例如0至6at.％的钴、0.5至5.5at.％的钴、0.5至5at.％的钴、0.5至4.5at.％的钴、1至4.5at.％的钴、1至4at.％的钴、1.5至3.5at.％的钴或1.5至3at.％的钴。例如，合金可包括约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％、约2at.％、约2.25at.％、约2.5at.％、约2.75at.％、约3at.％、约3.25at.％、约3.5at.％、约3.75at.％、约4at.％、约4.25at.％、约4.5at.％、约4.75at.％、约5at.％、约5.25at.％、约5.5at.％、约5.75at.％、约6at.％、约6.25at.％、约6.5at.％、约6.75at.％、约7at.％、约7.25at.％、约7.5at.％、约7.75at.％或约8at.％的钴。在一些示例中，合金中不存在钴(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至8at.％Co，例如0.5至5at.％Co.
在一些示例中，合金包括0至12at.％的铁，例如0至10at.％的铁、0.5至9at.％的铁、0.5至8at.％的铁、0.5至7at.％的铁、1至6.5at.％的铁、1至6at.％的铁、1.5至5.5at.％的铁或1.5至5at.％的铁。例如，合金可包括约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％、约2at.％、约2.25at.％、约2.5at.％、约2.75at.％、约3at.％、约3.25at.％、约3.5at.％、约3.75at.％、约4at.％、约4.25at.％、约4.5at.％、约4.75at.％、约5at.％、约5.25at.％、约5.5at.％、约5.75at.％、约6at.％、约6.25at.％、约6.5at.％、约6.75at.％、约7at.％、约7.25at.％、约7.5at.％、约7.75at.％、约8at.％、约8.25at.％、约8.5at.％、约8.75at.％、约9at.％、约9.25at.％、约9.5at.％、约9.75at.％、约10at.％、约10.25at.％、约10.5at.％、约10.75at.％、约11at.％、约11.25at.％、约11.5at.％、约11.75at.％或约12at.％的铁。在一些示例中，合金中不存在铁(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至12at.％Fe，例如0.5至7at.％Fe。
在一些示例中，合金包括0至8at.％的碳，例如0至6at.％的碳、0.5至5.5at.％的碳、1至5at.％的碳、1.5至5at.％的碳、1.5至5at.％的碳、2至5at.％的碳、2.5至5at.％的碳或3至5at.％的碳。例如，合金可包括约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％、约2at.％、约2.25at.％、约2.5at.％、约2.75at.％、约3at.％、约3.25at.％、约3.5at.％、约3.75at.％、约4at.％、约4.25at.％、约4.5at.％、约4.75at.％、约5at.％、约5.25at.％、约5.5at.％、约5.75at.％、约6at.％、约6.25at.％、约6.5at.％、约6.75at.％、约7at.％、约7.25at.％、约7.5at.％、约7.75at.％或约8at.％的碳。在一些示例中，合金包括小于0.7at.％的碳，例如小于0.5at.％的碳。在一些示例中，合金中不存在碳(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至8at.％C，例如0.5至5at.％C。
在一些示例中，合金包括0至20at.％的锡，例如0至10at.％的锡、0.5至8at.％的锡、0.5至4at.％的锡、0.5至3.5at.％的锡、1至3at.％的锡、1至2.5at.％的锡或1.5至2.5at.％的锡。例如，合金可包括约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％、约2at.％、约2.25at.％、约2.5at.％、约2.75at.％、约3at.％、约3.25at.％、约3.5at.％、约3.75at.％、约4at.％、约4.25at.％、约4.5at.％、约4.75at.％、约5at.％、约5.25at.％、约5.5at.％、约5.75at.％、约6at.％、约6.25at.％、约6.5at.％、约6.75at.％、约7at.％、约7.25at.％、约7.5at.％、约7.75at.％或约8at.％的锡。在一些示例中，合金中不存在锡(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至20at.％Sn，例如0.5至9at.％Sn。
在一些示例中，合金包括0至8at.％的硅，例如0至6at.％的硅、0.5至5.5at.％的硅、0.5至5at.％的硅、0.5至4.5at.％的硅、1至4.5at.％的硅、1至4at.％的硅、1.5至3.5at.％的硅或1.5至3at.％的硅。例如，合金可包括约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％、约2at.％、约2.25at.％、约2.5at.％、约2.75at.％、约3at.％、约3.25at.％、约3.5at.％、约3.75at.％、约4at.％、约4.25at.％、约4.5at.％、约4.75at.％、约5at.％、约5.25at.％、约5.5at.％、约5.75at.％、约6at.％、约6.25at.％、约6.5at.％、约6.75at.％、约7at.％、约7.25at.％、约7.5at.％、约7.75at.％或约8at.％的硅。在一些示例中，合金中不存在硅(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至8at.％Si，例如0.5至5at.％Si。
在一些示例中，合金包括0至2at.％的镁，例如0至1.75at.％的镁、0.25至1.75at.％的镁、0.25至1.5at.％的镁或0.5至1.5at.％的镁。例如，合金可包括约0.25at.％、约0.5at.％、约0.75at.％、约1at.％、约1.25at.％、约1.5at.％、约1.75at.％或约2at.％的镁。在一些示例中，合金中不存在镁(即，0at.％)。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5at.％Cu；5至40at.％Mn；至多24at.％Ni；5至24at.％Zn；1至15at.％Al；以及0至2at.％Mg，例如0.2至1at.％Mg。
在一些示例中，本公开的合金包括至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。例如，本公开的合金可包括约0.1at.％、约0.2at.％、约0.3at.％、约0.4at.％、约0.5at.％、约0.6at.％、约0.7at.％、约0.8at.％、约0.9at.％或约1at.％As。在一些示例中，合金可包括约0.1at.％、约0.2at.％、约0.3at.％、约0.4at.％、约0.5at.％、约0.6at.％、约0.7at.％、约0.8at.％、约0.9at.％或约1at.％P。在一些示例中，合金可包括约0.1at.％、约0.2at.％、约0.3at.％、约0.4at.％、约0.5at.％、约0.6at.％、约0.7at.％、约0.8at.％、约0.9at.％或约1at.％S。在一些示例中，合金可包括约0.1at.％、约0.2at.％、约0.3at.％、约0.4at.％、约0.5at.％、约0.6at.％、约0.7at.％、约0.8at.％、约0.9at.％或约1at.％Sb。
在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：40至62.5原子百分比的铜；5至40原子百分比的锰；至多24原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至15原子百分比的铝；以及至多0.5原子百分比的碳或铋。在一些示例中，本公开提供了一种合金，其包括或由以下组成：45至62.5原子百分比的铜；8至40原子百分比的锰；1至8原子百分比的镍；5至24原子百分比的锌；1至5原子百分比的铝；至多0.4原子百分比的碳；以及至多0.4原子百分比的铋。
锰、锌和铝通常会降低铜合金的层错能。在这三种元素中，铝是最有效的，以约3×Zn的倍率降低层错能。与锌相比，锰对层错能降低地较小，通常为约0.2×Zn。本公开的合金优选包括锰、锌和铝，其量赋予的层错能与由22.5至35at.％的锌赋予的层错能相似。在某些示例中，本公开的合金包括以下量的铝、锌和锰：
(3×铝的原子百分比)+锌的原子百分比+(0.2×锰的原子百分比)在22.5％和35％之间。
或者，换一种表示：
[(3×at.％Al)+(at.％Zi)+(0.2×at.％Mn)]＝22.5至35at.％。
在一些示例中，(3×铝的原子百分比)+锌的原子百分比+(0.2×锰的原子百分比)在22.5at.％和35at.％之间，例如在23.5at.％和32.5at.％之间、在24at.％和31at.％之间、在24.5at.％和30.5at.％之间、在25at.％和30at.％之间、在25.5at.％和29.5at.％之间、在26at.％和29.5at.％之间、在26.5at.％和29.5at.％之间、或在27at.％和29at.％之间。
典型黄铜的延展性很大程度上是其微观结构内机械孪晶的结果。合金的孪晶能力与其层错能直接相关。具有低层错能的合金通常比具有高层错能的合金更容易形成孪晶并且更具延展性。增加铜合金的镍含量通常会增加合金的层错能，从而增加其强度，但也会降低其延展性。这对于工业来说可能不太理想，因为合金需要更大的力才能使其加工成形。本公开的合金优选具有比镍更多的铜原子百分比，因此与高镍合金相比，其更具延展性以及更容易加工。例如，在本公开的合金中，铜∶镍的原子百分比比值可以是至少2，例如至少3、或至少4、至少4.5、至少5、至少5.5、至少6、至少6.5、至少7、至少7.5、至少8、至少8.5、至少9、至少9.5、至少10、至少10.5、至少11、至少11.5、至少12、至少12.5、至少13、至少13.5、至少14、至少14.5、至少15、至少15.5、至少16、至少16.5、至少17、至少17.5、至少18、至少18.5、至少19或至少19.5。
众所周知，铜在一定范围或环境中具有高度抗菌性。因此，本公开的合金可以应用于需要抗微生物性的情况。例如，这里所述的合金可用于制造高压釜、门把手、炊具或食品容器。
这里描述的合金优选地是低火花或无火花的，即当它们被机械击打、被金属工具切割或刮擦/摩擦时它们不容易产生火花，从而使它们在易挥发的环境中使用安全。
尽管与铜相比，镍的含量较低，但本合金中的镍可赋予耐腐蚀性并增加锰和铜的溶度。此外，镍还可能阻碍合金在使用中的脱锌。当锌原子迁移到晶界和表面时会发生脱锌，从而使这些区域局部富含锌并导致合金局部腐蚀和弱化。
在微观结构上，本公开的某些合金可以主要是单相(α/面心立方晶体结构)或多相，这取决于构成和应用的热处理。
这里描述的某些合金当在中等温度下长时间热处理时可以通过晶体结构有序化机制或旋节线分解事件来硬化。
在某些示例中，本公开的合金具有在约25％和70％之间、例如在约30％和65％之间、或在约31％和64％之间、或在约35％和65％之间、或在约40％和65％之间、或在约45％和65％之间、或在约45％和60％之间、或在约50％和65％之间、或在约55％和65％之间、或在约60％和65％之间的断裂拉伸应变。
在某些示例中，本公开的合金具有在约350MPa和600MPa之间、例如在约360MPa和600MPa之间、或在约370MPa和600MPa之间、或在约380MPa和600MPa之间、或在约380MPa和590MPa之间、或在约385MPa和590MPa之间、或在约385MPa和585MPa之间、或在约390MPa和585MPa之间、或在约390MPa和580MPa之间、或在约390MPa和575MPa之间、或在约394MPa和572MPa之间的极限抗拉强度。
在一些示例中，本公开的合金具有在约70和190之间、例如在约75和180之间、或在约80和170之间、或在约86和90之间、或在约83和89之间、或在约111和114之间、或在约94和103之间、或在约135和137之间、或在约111和116之间、或在约133和137之间、或在约111和116之间、或在约133和137之间、或在约142和166之间、或在约120和126之间、或在约120和150之间、或在约125和155之间、或在约130和160之间、或在约130和165之间、或在约105和127之间、或在约122和139之间、或在约129和139之间、或在约150和166之间、或在约130和137之间、或在约135和150之间、或在约130和140之间、或在约94和103之间的铸态硬度(HV).
本公开的合金可以在相对低的温度下铸造或压模铸造成最终产品(铸造合金)，热锻、热轧或热挤出成板或棒/管，冷轧或冷锻成板棒或管，拉深、车削、铣削或用金属切削工具加工成规格。合金可以被铅锡焊料焊接(soldered)、钎焊(brazed)或熔接(welded)。合金也可以镀铬或镀镍。
本公开的合金可用于一般建筑固定装置和硬件，包括门窗铰链、插销、门把手、门锁、门环、钥匙、装饰固定装置，以及手机外壳、边框、徽章和奖牌，装饰铸件和雕像。该合金还可适用于拉链、衣服或行李/行李箱的按扣、齿轮、嵌齿、齿轮传动轴、实心滑动轴承、军用品/弹药筒或弹壳、弹药、海洋/船舶应用、气液/液/液加热/冷却散热器、管道、货币、夹具、紧固件、螺母、螺栓、螺钉、垫圈、例如扬声器、谐振器、音叉和乐器(例如喇叭或长号)的声学设备、电子触点、导电装置、电路电子耦合器、液压或气动流体输送管接头或连接器(高压或低压)、液压或气动歧管、开关、闸门和无火花工具(例如，用于***性环境)。
示例
计算出的最终体积为40cm3的Cu-Ni-Mn-Zn-Al合金装料余量是通过添加近乎纯的铜、锌和镍制成的。使用市售的50/50wt.％的铜锰母合金来添加锰。合金的制造分为两步：
1.Cu-Mn-Ni纽扣在Buhler电弧熔炼炉中通过作为余量的铜和镍与铜锰母合金的循环熔化制成。通过用高纯度氩气吹扫熔化室3次，然后使用低真空泵和涡轮真空泵抽真空至10-4mbar量级，产生吸钛氩气气氛。然后用高纯度氩气将熔化室填充至大气压的60％。随后熔化钛吸气剂。Cu-Ni-Mn纽扣的均匀性是通过首先熔化与铜直接接触的镍丸(从而使铜熔化到熔融镍中)来获得的。重复熔化新形成的Cu-Ni合金，然后将Cu-Ni纽扣熔化到Cu-Mn母合金中，生产出均质的Cu-Ni-Mn纽扣。
2.最终合金的生产和锌和铝的加入使用感应炉进行。锌和铝被放置在氮化硼涂层石墨坩埚的底部，Cu-Ni-Mn按钮放置在顶部以最大程度地减少锌蒸发。完整的Cu-Ni-Mn-Zn-Al装料余量的熔化是在感应炉室内的循环富氩环境中进行的。完整的装料余量在感应炉中熔化了两次；这被发现有助于均一化。在第一个合金化循环中，将装料余量加热到1100℃，并保持两分钟，以确保所有装料组份完全熔化。然后将合金锭放在坩埚中冷却，然后将其取出并进行机械清洁/打磨至有光泽的表面，去除任何氧化物产物。将合金锭倒置并在感应炉中重熔，再次在1100℃下保持两分钟，冷却至约950℃，将液态金属(在空气中)倒入16mm宽、100mm长、50mm深的铜模子中。
铸件(100毫米×16毫米×35毫米)被切成50毫米×16毫米×35毫米的块。一半铸件用于铸态结构的金相检验和硬度测试。剩余一半铸件通过热轧和热处理进行加工。铸态结构的初始热处理在750℃下进行2小时(发现这种热处理完全溶解了Cu-Ni-Mn-Zn-Al合金中的铸态微观结构)。然后将样品在750℃下沿横向从16毫米的起始厚度热轧到8毫米。热轧工艺的目的是封闭任何铸造孔或缺陷，巩固材料，细化和再结晶晶粒结构，基本上再现了工业加工。在热轧过程中，将样品从750℃的炉子中循环取出，并以0.25毫米的增量轧制至它们的最终厚度为8毫米。在热轧过程之后，样品接受750℃的最终热处理两个小时，以在热轧和退火条件下生产最终加工的合金。在这个阶段，加工的合金坯料的尺寸约为8毫米×35毫米×90毫米。为了从加工合金材料生产拉伸试样，从坯料上切割出8毫米×8毫米×62毫米的条带，并按照ASTM E8M加工成具有4毫米标距直径(gauge diameter)和20毫米标距长度(gauge length)的圆柱形拉伸试样。使用Instron拉伸试验机、激光延伸仪和相关的计算机和数据记录器根据ASTM A370进行拉伸试验。使用Bluehill生产的软件记录测量的负载和激光延伸读数。图1和图2提供了具有代表性的工程应力-应变数据，表1列出了特征机械性能。在拉伸下断裂的合金的侧面轮廓如图3和图4所示。
对从铸态和加工样品中取出的适当制备的部分进行硬度测试。在400HV试块上对半自动机器进行适当校准后，使用Struers duramen A300硬度测试机进行硬度测试，负载为1kg，停留时间为5秒。每个样品至少进行20个硬度压痕。
表1：特定合金的组成和特征机械性能(在750℃下热轧并在750℃下退火2小时的加工样品)。
虽然本示例中的上述技术可能适用于实验室规模的合金生产，但本领域技术人员理解可以使用其他方法以用于特别是工业规模的合金生产。例如，合金可以通过在感应或电阻加热炉中大规模熔化所有合金成分直到完全熔化来生产。这可以包括首先将较高熔点成分合金化，同时随着较低熔点成分的加入逐渐降低熔体温度以避免锌和/或锰的逸散。添加剂、助熔剂或焦炭可用于减少熔体中的氧、氢和其他杂质，并保护熔体表面免于进一步氧化或降解。然后可以将熔体浇铸成锭。然后可以将铸锭直接浇铸或压模铸造成产品。该合金还可以通过水冷石墨或铜或其他金属喷嘴以固定截面连续铸造，以生产板、块、棒或空心截面产品。或者，可以将熔体双辊带铸成片材产品。随后，产品可以在高于700℃的温度下进行均质化，热轧，热挤出、热拉或在高于600℃的温度下锻造成所需的形状。产品可以进行冷加工(轧制、挤出、锻造或拉制)并通过低温退火进行回火或硬化。
尽管已经参考特定实施例描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，本公开可以以许多其他形式实施。
Claims (44)
1.一种合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
5至40原子百分比的锰；
至多24原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至15原子百分比的铝。
2.根据权利要求1所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
5至40原子百分比的锰；
1至24原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至15原子百分比的铝。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
8至40原子百分比的锰；
1至24原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至15原子百分比的铝。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
8至40原子百分比的锰；
1至8原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至15原子百分比的铝。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
8至40原子百分比的锰；
1至8原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至8原子百分比的铝。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
8至40原子百分比的锰；
1至8原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
45至62.5原子百分比的铜；
8至40原子百分比的锰；
1至8原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
8至40原子百分比的锰；
1至8原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
12.5至40原子百分比的锰；
1至8原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
12.5至35原子百分比的锰；
1至8原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
12.5至35原子百分比的锰；
1至7原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
12.5至35原子百分比的锰；
1至7原子百分比的镍；
7.5至24原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
12.5至35原子百分比的锰；
1至7原子百分比的镍；
7.5至20原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
12.5至35原子百分比的锰；
3至5原子百分比的镍；
12.5至20原子百分比的锌；以及
1至3原子百分比的铝。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
12.5至35原子百分比的锰；
1至7原子百分比的镍；
7.5至20原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
16.根据权利要求15所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
15至35原子百分比的锰；
1至7原子百分比的镍；
7.5至20原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
15至22.5原子百分比的锰；
1至7原子百分比的镍；
7.5至20原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
15至22.5原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
7.5至20原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
15至22.5原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
15至20原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
15至22.5原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
15至20原子百分比的锌；以及
1至3原子百分比的铝。
21.根据权利要求1至11中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
22.5至35原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
5至12.5原子百分比的锌；以及
1至3原子百分比的铝。
22.根据权利要求21所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
22.5至35原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
7.5至12.5原子百分比的锌；以及
1至3原子百分比的铝。
23.根据权利要求1所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
17至35原子百分比的锰；
1至7原子百分比的镍；
10至24原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
24.根据权利要求23所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
17至35原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
10至20原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
25.根据权利要求24所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
17至35原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
10至20原子百分比的锌；以及
1至5原子百分比的铝。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的合金，其中：
(3×铝的原子百分比)+锌的原子百分比+(0.2×锰的原子百分比)在22.5％和32.5％之间。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的合金，其中，铜∶镍的原子百分比比值至少为9。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的合金，其中，所述合金具有在约40％和65％之间的断裂拉伸应变。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的合金，其中，所述合金具有在约390MPa和575MPa之间的极限抗拉强度。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的合金，其中，所述合金具有在约80和170之间的铸态硬度HV。
31.一种合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
5至40原子百分比的锰；
至多24原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；
1至15原子百分比的铝；
至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及
至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
32.根据权利要求31所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
5至40原子百分比的锰；
至多24原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；
1至15原子百分比的铝；
至多12原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及
至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
5至40原子百分比的锰；
至多24原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；
1至15原子百分比的铝；
至多12原子百分比的铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅或镁；以及
至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
5至40原子百分比的锰；
至多24原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；
1至15原子百分比的铝；
至多7原子百分比的铬；
至多8原子百分比的铅；
至多8原子百分比的铋；
至多8原子百分比的钴；
至多12原子百分比的铁；
至多8原子百分比的碳；
至多8原子百分比的锡；
至多8原子百分比的硅；
至多2原子百分比的镁；
至多0.5原子百分比的砷；
至多0.5原子百分比的磷；
至多0.5原子百分比的硫；以及
至多0.5原子百分比的锑。
35.根据权利要求31至34中任一项所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
5至40原子百分比的锰；
至多24原子百分比的镍；
5至24原子百分比的锌；
1至15原子百分比的铝；
至多5原子百分比的铬；
至多5原子百分比的铅；
至多2原子百分比的铋；
至多8原子百分比的钴；
至多12原子百分比的铁；
至多4原子百分比的碳；
至多2原子百分比的锡；
至多8原子百分比的硅；
至多2原子百分比的镁；
至多0.3原子百分比的砷；
至多0.3原子百分比的磷；
至多0.3原子百分比的硫；以及
至多0.3原子百分比的锑。
36.根据权利要求31至35中任一项所述的合金，包括或基本上由以下组成：
85至95原子百分比的铜、锰、镍、锌和铝；以及
余量的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡和硅组成的组中的一种或多种元素。
37.根据权利要求31所述的合金，包括或由以下组成：
40至62.5原子百分比的铜；
17至35原子百分比的锰；
1至7原子百分比的镍；
10至24原子百分比的锌；
1至5原子百分比的铝；
至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及
至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中一种或多种元素。
38.根据权利要求37所述的合金，包括或由以下组成：
45至60原子百分比的铜；
17至35原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
10至20原子百分比的锌；
1至5原子百分比的铝；
至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及
至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中一种或多种元素。
39.根据权利要求38所述的合金，包括或由以下组成：
50至60原子百分比的铜；
17至35原子百分比的锰；
1至5原子百分比的镍；
10至20原子百分比的锌；
1至5原子百分比的铝；
至多20原子百分比的选自由铬、铅、铋、钴、铁、碳、锡、硅和镁组成的组中的一种或多种元素；以及
至多1原子百分比的选自由砷、磷、硫和锑组成的组中的一种或多种元素。
40.根据权利要求31至39中任一项所述的合金，其中：
(3×铝的原子百分比)+锌的原子百分比+(0.2×锰的原子百分比)在22.5％和32.5％间。
41.根据权利要求31至40中任一项所述的合金，其中，铜∶镍的原子百分比比值至少为9。
42.根据权利要求31至41中任一项所述的合金，其中，所述合金具有在约30％和65％之间的断裂拉伸应变。
43.根据权利要求31至42中任一项所述的合金，其中，所述合金具有在约390MPa和575MPa之间的极限抗拉强度。
44.根据权利要求31至43中任一项所述的合金，其中，所述合金具有在约80和170之间的铸态硬度HV。
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