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(jìn)行表面處理 ,然后在海水中進(jìn)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(dāng)?shù)淖冃瘟亢?6 5 0℃退火處理并經(jīng)表面預(yù)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(yù)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(jié)構(gòu)與合金抗污性能有對(duì)應(yīng)關(guān)系。
研究晶界工程處理過程中的冷軋變形量和再結(jié)晶退火對(duì)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(shù)表征分析晶界網(wǎng)絡(luò)的變化。結(jié)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(shí)形成尺寸較大的"互有Σ3n取向關(guān)系晶粒的團(tuán)簇"顯微組織。當(dāng)變形量小于7%時(shí),經(jīng)800℃退火后沒有*再結(jié)晶;當(dāng)變形量大于7%時(shí),低ΣCSL晶界比例和平均晶粒團(tuán)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(cè)、極化曲線測(cè)試考察了兩種材料的電偶腐蝕傾向;通過電偶腐蝕試驗(yàn)、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(yàn),測(cè)定了兩材料偶合的電絕緣判據(jù)。結(jié)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(shí)H62黃銅發(fā)生嚴(yán)重的脫鋅腐蝕。電絕緣技術(shù)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(shí),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(chǔ)和應(yīng)用性研究。目前我國對(duì)銅及銅合金的材料和典型腐蝕問題開展了實(shí)海腐蝕投樣和實(shí)驗(yàn)室短期腐蝕試驗(yàn),對(duì)國產(chǎn)銅及銅合金海水管系材料流動(dòng)腐蝕條件下的腐蝕規(guī)律,及用于設(shè)計(jì)、建造、使用和維護(hù)方面環(huán)境腐蝕基礎(chǔ)數(shù)據(jù)凾需深入研究。本文在試驗(yàn)室模擬流動(dòng)海水環(huán)境中對(duì)國產(chǎn)TUP紫銅和B10銅鎳合金的流動(dòng)海水刷腐蝕規(guī)律開展研究,并探討材料在流動(dòng)海水中的腐蝕機(jī)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(chǔ)數(shù)據(jù)。通過對(duì)CF-97刷腐蝕試驗(yàn)機(jī)的改造,實(shí)現(xiàn)了在流動(dòng)海水中原位電化學(xué)信號(hào)的施加與測(cè)量。在不用流速海水刷腐蝕中同時(shí)進(jìn)行的自腐蝕電位監(jiān)測(cè)、動(dòng)電位極化曲線以及不同流速、刷時(shí)間后材料的腐蝕失重速率測(cè)量表明,國產(chǎn)TUP紫銅和B10銅鎳合金流動(dòng)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(shí)間的增加逐漸減小至相對(duì)平穩(wěn);海水的流動(dòng)使腐蝕反應(yīng)的傳質(zhì)速率增加,流動(dòng)海水中的動(dòng)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(shí)處于*個(gè)臨界流速范圍,B10銅鎳合金在海水流速大于3m/s時(shí)進(jìn)入臨界流速范圍,紫銅對(duì)海水流速的敏感性要遠(yuǎn)大于B10銅鎳合金。不同流速、腐蝕時(shí)間后運(yùn)用電化學(xué)方法對(duì)兩種材料腐蝕后的表面狀況進(jìn)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(diǎn)蝕現(xiàn)象發(fā)生,兩種材料表面都會(huì)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(jià)腐蝕產(chǎn)物,較為疏松與基體結(jié)合力不強(qiáng),內(nèi)層主要是Cu2O產(chǎn)物膜,對(duì)基體產(chǎn)生保護(hù)作用。流動(dòng)海水中,腐蝕產(chǎn)物外層膜被刷去,對(duì)基體金屬無保護(hù)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(shí),膜層部分會(huì)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(shí)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(dòng)海水中,材料表面形成的有保護(hù)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(huì)被機(jī)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(yīng)速率。B10銅鎳合金對(duì)含砂流動(dòng)海水的腐蝕敏感性較強(qiáng)。比較而言,B10銅鎳合金在流動(dòng)海水中的耐蝕性能要遠(yuǎn)優(yōu)于紫銅。在實(shí)踐應(yīng)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(shí)際生產(chǎn)的效率。
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