將B10銅鎳合金鑄錠軋制成板材 ,經(jīng)不同的變形量和退火溫度處理 ,再以不同的方法進行表面處理 ,然后在海水中進行全浸暴露。暴露半年后 ,發(fā)現(xiàn)試樣的抗污性能相差懸殊。以適當?shù)淖冃瘟亢?6 5 0℃退火處理并經(jīng)表面預成膜處理的B10合金板材 ,表現(xiàn)出耐蝕與抗污性能雙優(yōu)。而經(jīng)不同變形量和 45 0℃退火處理后 ,該合金的耐蝕性能較差 ,表面預成膜處理并不能提高其耐蝕性能 ,而其抗污性能卻隨變形量的不同而不同。通過電子顯微鏡觀察分析 ,發(fā)現(xiàn)該合金的表面腐蝕形貌及微觀組織結構與合金抗污性能有對應關系。
研究晶界工程處理過程中的冷軋變形量和再結晶退火對白銅B10合金晶界特征分布的影響,采用電子背散射衍射(EBSD)技術表征分析晶界網(wǎng)絡的變化。結果表明:白銅B10合金經(jīng)冷軋7%后在800℃退火10 min可使低ΣCSL(Coincidence site lattice,Σ≤29)晶界比例提高到75%以上,同時形成尺寸較大的"互有Σ3n取向關系晶粒的團簇"顯微組織。當變形量小于7%時,經(jīng)800℃退火后沒有*再結晶;當變形量大于7%時,低ΣCSL晶界比例和平均晶粒團簇的尺寸隨冷軋變形量的增加而下降。
主要研究了船舶海水系統(tǒng)中B10銅鎳合金與H62黃銅間的電偶腐蝕性能及電絕緣控制方法。通過電位監(jiān)測、極化曲線測試考察了兩種材料的電偶腐蝕傾向;通過電偶腐蝕試驗、SEM觀察和EDS分析考察了試樣的電偶腐蝕程度、微觀腐蝕形貌和成分變化;通過串聯(lián)不同阻值電阻的模擬電絕緣試驗,測定了兩材料偶合的電絕緣判據(jù)。結果表明,B10與H62黃銅間存在明顯的電偶腐蝕傾向,直接偶連時H62黃銅發(fā)生嚴重的脫鋅腐蝕。電絕緣技術是控制電偶腐蝕的有效措施之一,串聯(lián)電阻大于等于20 kΩ時,可基本消除B10與H62黃銅間的電偶腐蝕。
銅及銅鎳合金有良好的耐海水腐蝕性能,廣泛用于海水管路系統(tǒng)中。銅及銅合金海水管系材料的腐蝕研究方面,國外開展了大量的基礎和應用性研究。目前我國對銅及銅合金的材料和典型腐蝕問題開展了實海腐蝕投樣和實驗室短期腐蝕試驗,對國產(chǎn)銅及銅合金海水管系材料流動腐蝕條件下的腐蝕規(guī)律,及用于設計、建造、使用和維護方面環(huán)境腐蝕基礎數(shù)據(jù)凾需深入研究。本文在試驗室模擬流動海水環(huán)境中對國產(chǎn)TUP紫銅和B10銅鎳合金的流動海水刷腐蝕規(guī)律開展研究,并探討材料在流動海水中的腐蝕機理,為解決作為海水管系材料的國產(chǎn)銅及主要銅合金的環(huán)境腐蝕問題提供基礎數(shù)據(jù)。通過對CF-97刷腐蝕試驗機的改造,實現(xiàn)了在流動海水中原位電化學信號的施加與測量。在不用流速海水刷腐蝕中同時進行的自腐蝕電位監(jiān)測、動電位極化曲線以及不同流速、刷時間后材料的腐蝕失重速率測量表明,國產(chǎn)TUP紫銅和B10銅鎳合金流動海水中腐蝕速率要顯著高于靜態(tài)海水,不同流速下材料的腐蝕失重率隨著浸泡、刷時間的增加逐漸減小至相對平穩(wěn);海水的流動使腐蝕反應的傳質(zhì)速率增加,流動海水中的動電位極化曲線的腐蝕電流密度比靜態(tài)海水中顯著增大,陽極區(qū)未出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象。TUP紫銅在海水流速為0.9～1.2m/s時處于*個臨界流速范圍,B10銅鎳合金在海水流速大于3m/s時進入臨界流速范圍,紫銅對海水流速的敏感性要遠大于B10銅鎳合金。不同流速、腐蝕時間后運用電化學方法對兩種材料腐蝕后的表面狀況進行了研究表明,靜態(tài)海水中,紫銅呈均勻腐蝕形貌,B10銅鎳合金表面有點蝕現(xiàn)象發(fā)生,兩種材料表面都會形成內(nèi)、外雙層的腐蝕產(chǎn)物膜,外層產(chǎn)物膜多是銅的二價腐蝕產(chǎn)物,較為疏松與基體結合力不強,內(nèi)層主要是Cu2O產(chǎn)物膜,對基體產(chǎn)生保護作用。流動海水中,腐蝕產(chǎn)物外層膜被刷去,對基體金屬無保護作用,內(nèi)層氧化膜層隨著流速增加逐漸減薄,高于臨界流速時,膜層部分會被刷剝落,材料腐蝕速率增加。紫銅在流速為1.2m/s、含砂量為3‰海水中,B10銅鎳合金在流速為3.6m/s、含砂量為3‰海水中刷腐蝕后,兩種材料的腐蝕失重率隨著腐蝕時間增加逐漸減小,但都要高于各自同樣流速下不含砂海水中的腐蝕失重率。含砂流動海水中,材料表面形成的有保護性的腐蝕產(chǎn)物膜層被海水和砂粒擊部分或全部剝落露出基體金屬,基體金屬也會被機械擊而流失,造成腐蝕失重率增加。紫銅在1.2m/s、含砂海水中刷腐蝕后基體有裂紋,表面出現(xiàn)馬蹄型蝕坑,出現(xiàn)典型的擊腐蝕的現(xiàn)象;B10銅鎳合金在3.6m/s、含砂海水中刷腐蝕后表層大部分被擊剝落,表面刷紋路紊亂,在此條件海水中,材料表面水流呈微湍流狀態(tài),一定程度上加劇了腐蝕反應速率。B10銅鎳合金對含砂流動海水的腐蝕敏感性較強。比較而言,B10銅鎳合金在流動海水中的耐蝕性能要遠優(yōu)于紫銅。在實踐應用中,根據(jù)腐蝕環(huán)境的具體情況和材料的耐蝕性優(yōu)劣,選擇合適的海水管系材料,提高材料的利用率和實際生產(chǎn)的效率。
