Microstructure studies were conducted on metallographic samples worked according 
to standard ASTM E3-11 [7].  

Microscopic investigation was performed using Neophot-21 light microscopy 

equipment. Quantitative evaluation of structural components amount has been carried 
out in accordance with GOST 5639 [8] requirements, followed by computer calculating 
of experimental microstructural images data using software Adobe Photoshop. 

Scanning electron microscopy investigation and X-ray spectral microscopic 

analysis were carried out on equipment Superprobe-733 (JEOL, Japan). Resolution of 
electron microscope according to Passport: 7nm. To study the structural condition of 
specimens (at accelerating voltage 25 kV) surfaces at different scales in secondary 
electrons mode (SEI) have been scanned. Researches of chemical heterogeneity and 
elements distribution have been done in X-ray radiation AlKα, FeKα, CuLα, ZnLα, 
and also in back reflected electrons (COMPO). 

Mechanical tension tests were performed according to GOST 1497 [9] on the 

INSTRON testing machine. The impact toughness test was conducted in accordance 
with GOST 9454 [10] on PSW-5 swing equipment. 

2. Phase composition and structure of industrial bronze BrA9Zh3L. Among 

all tin-free foundry bronzes per GOST 493 [4] BrA9Zh3L is one of the most popular 
commercial industrial electrotechnical products with high structural properties and 
with the best combination of strength and plasticity indexes [11]. 

The main components of this alloy are copper, aluminum and iron. 
Cu-Al. Area of copper-based solid solutions (α-phase), according to binary 

copper-aluminum diagram [12-15], extends to 9,4 wt. % Al. With temperature 
lowering, solubility of aluminum in copper rises and at temperatures 1037, 900, 800, 
700, 500°C becomes 7,4; 7,8; 8,2; 8,8; 9,4 wt. % Al, respectively. The α-phase has an 
FCC similar to pure copper lattice, period of which increases up to 0,3565nm at 10.5 
wt. % Al content in alloy. 

β -phase is a solid solution based on compound Cu

3

Al (12,44 wt. %Al). In alloys 

of the β region, depending on heat treatment conditions [16], two metastable 
intermediate phases can be observed. 

γ

1

 -phase is a solid solution based on compound Cu

3

Al

4

. It exists in the range of 

concentrations 16.0 ... 18.8 wt. % Al and has monoclinic lattice with 102 atoms in its 
elementary cell. Phase γ

2

 has a lattice similar to α-phase lattice. 

In area up to 20% Al alloy’s liquidus consists of the phases’ α, β, χ, and χ

1 

four 

branches of primary crystallization. Eutectic α + β with eutectic point at 8.5% Al is 
crystallized at 1037°C. Peritectic reactions L + β ↔ χ and L + χ ↔ γ1 occur at 
temperatures 1036 and 1022°C, respectively. χ -phase exists in 1036 ... 936°C 
temperature range. β -phase crystallizes from the melt according to curve with 
maximum at 1048°C and an appropriate concentration of 12.4 wt. %Al. In solid state 

- 1809 -