【摘要】：白銅的主要成分為Cu和Ni,同時(shí)含有Fe、Mn等合金元素,銅鎳合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,其機(jī)械性能和物理性能也異常良好,其中Ni含量為10%的白銅合金通常稱(chēng)為B10銅鎳合金,因其有良好的耐流動(dòng)海水腐蝕性能而廣泛應(yīng)用于各類(lèi)艦船的冷凝器管、濱海電廠的熱交換器以及海水淡化處理設(shè)備管道系統(tǒng)等。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于該合金已經(jīng)做了大量的研究工作,但對(duì)于合金元素(特別是Fe、Mn)對(duì)于合金耐蝕性機(jī)理的影響機(jī)理較為復(fù)雜,目前尚不完全清楚,在銅鎳合金生產(chǎn)方面由于技術(shù)封鎖也落后于國(guó)外,所以對(duì)銅鎳合金的成分配比、加工性能和耐蝕機(jī)理的進(jìn)一步研究有重要意義。本文通過(guò)對(duì)B10銅鎳合金進(jìn)行成分優(yōu)化設(shè)計(jì),進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn)、鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)、全浸腐蝕實(shí)驗(yàn),結(jié)合力學(xué)性能測(cè)試、金相觀察和電化學(xué)測(cè)試,對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的B10合金的熱變形行為和顯微組織變化進(jìn)行了分析,構(gòu)建了合金的本構(gòu)方程,建立了熱加工圖,分析了合金在中性環(huán)境和含S2-環(huán)境下腐蝕行為和Fe、Mn元素在其中的耐蝕機(jī)理,得到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的高強(qiáng)高耐蝕B10合金。主要結(jié)論如下:(1)在低溫下,流變應(yīng)力先迅速上升,之后呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì),最后保持穩(wěn)定,在高溫下,流變應(yīng)力先迅速上升,之后保持穩(wěn)定;當(dāng)應(yīng)變速率固定時(shí),熱變形溫度增大,流變應(yīng)力降低;變形溫度固定時(shí)下,應(yīng)變速率增大,流變應(yīng)力增大;應(yīng)變速率為0.1時(shí),合金的流變應(yīng)力曲線(xiàn)出現(xiàn)了波動(dòng),這表示熱壓縮過(guò)程材料內(nèi)部出現(xiàn)了力的變動(dòng),可能是有合金的再結(jié)晶現(xiàn)象。(2)對(duì)合金的鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明:合金表面生成了富Ni和Fe的產(chǎn)物膜。這預(yù)示,當(dāng)?shù)蛢r(jià)的Mn2+腐蝕過(guò)程中發(fā)生了“逃逸”,其位置被Ni2+補(bǔ)充,從而形成富Ni膜。若Cu-Ni合金表面膜層富錳,膜的內(nèi)層形成兩價(jià)或低于兩價(jià)的Mn氧化物,它在海水中將不斷轉(zhuǎn)化成富Ni的腐蝕產(chǎn)物膜。此時(shí)合金表面生成的產(chǎn)物膜層致密,沒(méi)有明顯的損傷與孔洞。(3)對(duì)合金全浸實(shí)驗(yàn)的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明:樣品在反應(yīng)初期腐蝕速率相差較大,含有1.5%Fe和1%Mn元素的樣品耐蝕性較好,隨著腐蝕時(shí)間增加仍然保持這一特點(diǎn),在240h時(shí)仍和其他樣品有5倍以上的差距。試驗(yàn)中,在靜態(tài)浸泡條件下,B10銅鎳合金阻抗譜高頻區(qū)容抗弧、半徑隨腐蝕時(shí)間的增加而增大,溶液電阻Rt隨腐蝕時(shí)間增加而增加;在全浸初期,是表面膜不斷形成增厚的過(guò)程,由于浸泡時(shí)間短表面膜較薄,電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt小。Rt值隨著膜層的生長(zhǎng)而增大,表面氧化膜的生成在一定程度上抑制了腐蝕反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行,但效果不太明顯。全浸進(jìn)行到56-120h時(shí),表面膜不斷增長(zhǎng),厚度增加且變得更加致密,對(duì)電荷轉(zhuǎn)移阻力大大增加,使得Rt值明顯增大,并出現(xiàn)膜層電阻Rf。全浸反應(yīng)至240h左右時(shí),Rf值出現(xiàn)波動(dòng),這是由于產(chǎn)物膜逐漸完整,處于一個(gè)生成和溶解的平衡過(guò)程。
【圖文】：

邐Ｉ文獻(xiàn)綜述邐逡逑Ｕ．２白銅的組織和相組成逡逑圖１．１為銅鎳合金二元相圖，，觀察相圖可知，銅鎳合金為單一邋ａ相，但由于液相逡逑線(xiàn)和固相線(xiàn)的水平距離較大，合金在凝固時(shí)容易形成大量的枝晶，即便合金經(jīng)過(guò)熱加逡逑工仍不能夠完全消除。逡逑Ｗｅｉｇｈｔ邋Ｐｅｒｃｅｎｔ邋Ｎｉｃｋｅｌ逡逑

用逡逑媝姦逡逑圖１．２不同Ｆｅ含量ＣｕＮｉｌＯＦｅＭｎ丨合金腐蝕產(chǎn)物膜的形貌逡逑（ａ）１．０５％Ｆｅ；邐（ｂ）１．４２％Ｆｅ；邐（ｃ）１．８０％Ｆｅ；邋（ｄ）２．０２％Ｆｅ逡逑圖１．３不同Ｆｅ含量ＣｕＮｉｌＯＦｅＭｎ丨合金去除腐蝕產(chǎn)物膜后的表面形貌逡逑（ａ）１．０５％Ｆｅ；邐（ｂ）１．４２％Ｆｅ；邐（ｃ）１．８０％Ｆｅ；邐（ｄ）２．０２％Ｆｅ逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2587919