B10铜镍合金加工变形组织与腐蚀性能研究

发布时间：2020-03-18 00:21

【摘要】：白铜的主要成分为Cu和Ni,同时含有Fe、Mn等合金元素,铜镍合金具有优异的耐腐蚀性能,其机械性能和物理性能也异常良好,其中Ni含量为10%的白铜合金通常称为B10铜镍合金,因其有良好的耐流动海水腐蚀性能而广泛应用于各类舰船的冷凝器管、滨海电厂的热交换器以及海水淡化处理设备管道系统等。目前国内外对于该合金已经做了大量的研究工作,但对于合金元素(特别是Fe、Mn)对于合金耐蚀性机理的影响机理较为复杂,目前尚不完全清楚,在铜镍合金生产方面由于技术封锁也落后于国外,所以对铜镍合金的成分配比、加工性能和耐蚀机理的进一步研究有重要意义。本文通过对B10铜镍合金进行成分优化设计,进行热压缩实验、盐雾腐蚀实验、全浸腐蚀实验,结合力学性能测试、金相观察和电化学测试,对优化设计的B10合金的热变形行为和显微组织变化进行了分析,构建了合金的本构方程,建立了热加工图,分析了合金在中性环境和含S2-环境下腐蚀行为和Fe、Mn元素在其中的耐蚀机理,得到了优化设计的高强高耐蚀B10合金。主要结论如下:(1)在低温下,流变应力先迅速上升,之后呈现缓慢上升的趋势,最后保持稳定,在高温下,流变应力先迅速上升,之后保持稳定;当应变速率固定时,热变形温度增大,流变应力降低;变形温度固定时下,应变速率增大,流变应力增大;应变速率为0.1时,合金的流变应力曲线出现了波动,这表示热压缩过程材料内部出现了力的变动,可能是有合金的再结晶现象。(2)对合金的盐雾腐蚀实验测试结果表明:合金表面生成了富Ni和Fe的产物膜。这预示,当低价的Mn2+腐蚀过程中发生了“逃逸”,其位置被Ni2+补充,从而形成富Ni膜。若Cu-Ni合金表面膜层富锰,膜的内层形成两价或低于两价的Mn氧化物,它在海水中将不断转化成富Ni的腐蚀产物膜。此时合金表面生成的产物膜层致密,没有明显的损伤与孔洞。(3)对合金全浸实验的电化学测试结果表明:样品在反应初期腐蚀速率相差较大,含有1.5%Fe和1%Mn元素的样品耐蚀性较好,随着腐蚀时间增加仍然保持这一特点,在240h时仍和其他样品有5倍以上的差距。试验中,在静态浸泡条件下,B10铜镍合金阻抗谱高频区容抗弧、半径随腐蚀时间的增加而增大,溶液电阻Rt随腐蚀时间增加而增加;在全浸初期,是表面膜不断形成增厚的过程,由于浸泡时间短表面膜较薄,电荷转移电阻Rt小。Rt值随着膜层的生长而增大,表面氧化膜的生成在一定程度上抑制了腐蚀反应的进一步进行,但效果不太明显。全浸进行到56-120h时,表面膜不断增长,厚度增加且变得更加致密,对电荷转移阻力大大增加,使得Rt值明显增大,并出现膜层电阻Rf。全浸反应至240h左右时,Rf值出现波动,这是由于产物膜逐渐完整,处于一个生成和溶解的平衡过程。
【图文】：

平衡相图,平衡相图,二元合金,铜镍合金

逦Ｉ文献综述逦逡逑Ｕ．２白铜的组织和相组成逡逑图１．１为铜镍合金二元相图，，观察相图可知，铜镍合金为单一邋ａ相，但由于液相逡逑线和固相线的水平距离较大，合金在凝固时容易形成大量的枝晶，即便合金经过热加逡逑工仍不能够完全消除。逡逑Ｗｅｉｇｈｔ邋Ｐｅｒｃｅｎｔ邋Ｎｉｃｋｅｌ逡逑

表面形貌,表面形貌,合金,形貌

用逡逑媝姦逡逑图１．２不同Ｆｅ含量ＣｕＮｉｌＯＦｅＭｎ丨合金腐蚀产物膜的形貌逡逑（ａ）１．０５％Ｆｅ；逦（ｂ）１．４２％Ｆｅ；逦（ｃ）１．８０％Ｆｅ；邋（ｄ）２．０２％Ｆｅ逡逑图１．３不同Ｆｅ含量ＣｕＮｉｌＯＦｅＭｎ丨合金去除腐蚀产物膜后的表面形貌逡逑（ａ）１．０５％Ｆｅ；逦（ｂ）１．４２％Ｆｅ；逦（ｃ）１．８０％Ｆｅ；逦（ｄ）２．０２％Ｆｅ逡逑３逡逑
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.11

【参考文献】