B30銅鎳合金在海水環(huán)境中的腐蝕行為及相關(guān)電化學(xué)性能進(jìn)行研究,探討海水流速、異種金屬接觸、全浸時(shí)間、溫度、pH值、鹽度各因素對(duì)該材料的腐蝕性能和電化學(xué)性能的影響,綜合評(píng)價(jià)B30材料的環(huán)境適應(yīng)性能。通過海水全浸腐蝕試驗(yàn),結(jié)合掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)等微觀分析手段研究了B30銅鎳合金的腐蝕速率、腐蝕類型以及微觀腐蝕形貌。并采用原子力顯微鏡(AFM)、EDS等方法考察其表的形成及生長(zhǎng)規(guī)律,探討表的存在對(duì)材料耐蝕性的影響。借助旋轉(zhuǎn)圓筒沖刷腐蝕實(shí)驗(yàn)機(jī)、流動(dòng)海水試驗(yàn)臺(tái)架等裝置,研究不同流速條件下B30銅鎳合金的沖刷腐蝕速率以及微觀腐蝕形貌。結(jié)果表明:B30材料在流速低于5m/s海水中具有較高的耐沖刷腐蝕性能。通過靜態(tài)海水和流動(dòng)海水中的電偶腐蝕試驗(yàn),研究異種金屬類型、海水流速、陰/陽極面積比等因素變化對(duì)B30銅鎳合金電偶腐蝕性能的影響。結(jié)果表明:B30材料與316L不銹鋼和TA2鈦合金偶接時(shí)腐蝕加劇,而與紫銅、黃銅、B10銅鎳合金等材料偶接時(shí)可得到有效保護(hù)。采用電化學(xué)阻抗譜、循環(huán)陽極極化曲線等測(cè)試方法,研究浸泡時(shí)間、Cl-濃度、pH值、溫度等環(huán)境因素對(duì)B30銅鎳合金腐蝕行為和電化學(xué)行為的影響。結(jié)果表明:B30材料的平均腐蝕速率隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)而降低,點(diǎn)蝕現(xiàn)象隨著Cl-濃度增大而加重,耐蝕性能隨著溫度升高和pH值降低而有所下降。
研究了B10、B30銅鎳合金板材和管材在我國(guó)青島、舟山、廈門和榆林4個(gè)海水腐蝕實(shí)驗(yàn)站分別暴露1、2、4、8、16 a的局部腐蝕規(guī)律。結(jié)果表明:全浸區(qū)榆林海域、舟山海域和青島海域均有一定程度的局部腐蝕,其中榆林海域因溫度高和海生物附著的共同作用導(dǎo)致銅鎳合金的局部腐蝕zui嚴(yán)重;而廈門海域?qū)︺~鎳合金的局部腐蝕有一定的減緩作用,使銅鎳合金板材沒有局部腐蝕發(fā)生;各海域?qū)︺~鎳合金的腐蝕作用基本均以沿晶腐蝕為主,但程度不同;暴露16 a,在廈門海域B30合金的Ni、Mn和Fe含量比青島海域和榆林海域B30合金的Ni、Mn和Fe含量高;提高B30合金的耐蝕性,是廈門海域的銅鎳合金板材基本不發(fā)生局部腐蝕的內(nèi)在原因。
研究了B10、B30銅鎳合金板材和管材在我國(guó)青島、舟山、廈門和榆林4個(gè)海水腐蝕實(shí)驗(yàn)站分別暴露1、2、4、8、16 a的局部腐蝕規(guī)律。結(jié)果表明:全浸區(qū)榆林海域、舟山海域和青島海域均有一定程度的局部腐蝕,其中榆林海域因溫度高和海生物附著的共同作用導(dǎo)致銅鎳合金的局部腐蝕zui嚴(yán)重;而廈門海域?qū)︺~鎳合金的局部腐蝕有一定的減緩作用,使銅鎳合金板材沒有局部腐蝕發(fā)生;各海域?qū)︺~鎳合金的腐蝕作用基本均以沿晶腐蝕為主,但程度不同;暴露16 a,在廈門海域B30合金的Ni、Mn和Fe含量比青島海域和榆林海域B30合金的Ni、Mn和Fe含量高;提高B30合金的耐蝕性,是廈門海域的銅鎳合金板材基本不發(fā)生局部腐蝕的內(nèi)在原因。
采用三輥行星軋制技術(shù)生產(chǎn)銅合金管可改變傳統(tǒng)的擠壓法生產(chǎn)工藝,大幅度提高銅合金管材的生產(chǎn)能力,但對(duì)其生產(chǎn)實(shí)用性的研究尚處于探索階段。本文重點(diǎn)以B10白銅合金管坯為研究對(duì)象,首先通過有限元模擬對(duì)比分析了B10白銅合金管坯與TP2紫銅管坯在三輥行星軋制過程中偏轉(zhuǎn)角和坯料初始溫度對(duì)成形的影響,并計(jì)算出對(duì)銅合金管材三輥行星軋制加工中軋輥精整段長(zhǎng)度合理控制范圍。根據(jù)有限元模擬分析結(jié)果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),成功軋制出銅合金管材獲得滿意結(jié)果。該軋制實(shí)驗(yàn)的成功證明有限元模擬的重要參考價(jià)值,同時(shí)拓寬了三輥行星軋機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域并改善了銅合金管材的生產(chǎn)加工技術(shù)。
采用交流阻抗譜、動(dòng)電位極化的電化學(xué)測(cè)試方法研究B10銅鎳合金在模擬海水中的腐蝕電化學(xué)行為,并對(duì)不同溫度條件下的試樣表面進(jìn)行腐蝕形貌的觀察。研究結(jié)果表明,隨著溫度的升高,B10合金的自腐蝕電位負(fù)移,試樣的腐蝕傾向增大,且極限電流密度增大;溶液離子轉(zhuǎn)移電阻隨著溫度的升高變小,說明隨溫度升高,B10合金耐海水腐蝕性能下降。
測(cè)試了模擬海洋環(huán)境中B10、B30銅合金及純鐵的電化學(xué)性能,采用恒電流法測(cè)試了純鐵犧牲陽極性能,并結(jié)合電偶腐蝕試驗(yàn)進(jìn)一步分析了采用純鐵對(duì)B10、B30銅合金進(jìn)行陰極保護(hù)的可行性。結(jié)果表明:純鐵的自腐蝕電位低于B10和B30銅合金的,犧牲陽極性能良好,有穩(wěn)定工作電位,電流效率高;電偶腐蝕試驗(yàn)中,純鐵作為陽極材料極大地抑制了B10、B30銅合金的腐蝕,起到了良好的陰極保護(hù)效果。
用中頻真空感應(yīng)爐制備了不同釔含量的B10銅合金,利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、拉伸試驗(yàn)機(jī)、維氏硬度計(jì)和電化學(xué)工作站等研究了稀土釔含量對(duì)合金顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能的影響。結(jié)果表明:微量稀土釔可顯著細(xì)化晶粒,提高合金的強(qiáng)度和硬度;隨釔含量增加,合金的晶粒尺寸先減小后略有增大,強(qiáng)度和硬度先增大后略降低,塑性則變化不大;添加微量稀土釔后,腐蝕表和B10銅合金基體的結(jié)合力增強(qiáng),耐腐蝕性能得到提高;隨稀土釔含量增加,合金的沖刷腐蝕速降低后略升高,電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt和氧化膜層電阻Rf均先增加后有所降低。
目的研究管路銅合金在模擬深海低溫條件下的電偶腐蝕行為。方法對(duì)艦船常用的管路材料B10合金與管路泵閥材料鎳鋁青銅偶接后的電偶電位和電偶電流進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)其電偶腐蝕速率和系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,評(píng)價(jià)電偶腐蝕敏感性。zui后,結(jié)合動(dòng)電位極化曲線的測(cè)量探討溫度對(duì)偶對(duì)陰陽極銅合金腐蝕行為的影響。結(jié)果 B10合金為偶合陰極,受到保護(hù),而鎳鋁青銅為偶合陽極,加速腐蝕。在深海低溫條件下,偶對(duì)的電偶腐蝕效應(yīng)和腐蝕速率均較低,表現(xiàn)出輕度電偶腐蝕敏感性。結(jié)論溫度的降低一方面會(huì)減緩B10合金Cu2O鈍化膜中Ni的占位,降低膜層電位,同時(shí)減緩鎳鋁青銅的脫Al腐蝕,從而縮小了兩者自腐蝕電位的差異,降低電偶腐蝕效應(yīng);另一方面,溫度的降低會(huì)減緩陽離子向溶液本體中的遷移,造成腐蝕產(chǎn)物在電極表面的積累,抑制陽極溶解過程,也會(huì)大幅降低氧的擴(kuò)散速率,造成陰極反應(yīng)阻力的增大,降低電偶腐蝕速率。
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