换热器T2紫铜管在水线部位的腐蚀机理研究

目的基于对换热器中T2紫铜管因受残留水作用而出现泄漏降压现象的研究,分析换热器T2紫铜管在水线部位的腐蚀机理。方法通过T2紫铜管的润湿试验,对腐蚀样品进行宏观和微观形貌观察,对点蚀坑部位的腐蚀产物进行EDS和XPS等表征手段分析,探究腐蚀产物的成分和结构,从而推导出反应机理。结果铜管水线上部位和下部位都以均匀腐蚀为主,但是颜色有所差异。水线部位以点蚀为主,肉眼即可见排成直线的斑点状腐蚀坑,腐蚀产物的颜色主要为黑色和绿色。根据表征分析结果可知,腐蚀体系中含有HCO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)。腐蚀产物的组成有,内层Cu_(2)O,外层CuO,水线部位和水线以下部位铜管表面还有一层CuCO_(3)Cu(OH)_(2)膜。结论根据腐蚀产物的元素分析可知,在HCO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)共同存在的环境中,铜具有很高的点蚀敏感性,T2紫铜管很容易发生局部腐蚀,加之氧浓差电池的作用,水线部位铜管发生严重的点蚀以致穿孔失效。

VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)高熵合金中间层真空扩散连接TC4钛合金和T2铜

根据伪二元合金设计策略和共晶高熵合金设计理念,设计并制备了VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)共晶高熵合金中间层用于真空扩散连接TC4钛合金和T2铜,研究了不同连接温度对TC4/T2扩散连接接头微观组织和力学性能的影响规律.结果表明,所有接头界面结合良好无缺陷产生,在TC4侧的连接界面附近发生了部分相变,由α-Ti向β-Ti进行转变,并且形成了部分魏氏体组织.Ti_(2)(Co,Ni),Ti_(2)(V,Cr,Al),Ti(V,Cr,Co)和(V,Cr)(Al,Ni,Co)相形成在TC4/VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)界面上,而VCrAl_(1.21)Ni_(0.93)Co_(1.85)/T2界面上形成了(V,Cr)(Al,Ni,Co)和(V,Cr)(Cu,Ni,Co)_(3)相.界面上形成高熵微观组织结构起到高熵固溶强化作用,扩散层Ⅰ和Ⅱ对应的生长激活能分别为229 kJ/mol和191 kJ/mol,接头抗剪强度在880℃时达到最大为194 MPa,接头主要沿着BCC基体相和B2相交替位置断裂,断口表面出现河流花样特征,属于一种典型的解理断裂模式.

空气密度对铜(T2)/Q235爆炸焊接影响的数值模拟研究

为了研究不同空气密度对铜(T2)/Q235爆炸焊接的影响,选用T2作为复板,Q235为基板,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件并结合任意拉格朗日欧拉耦合法(ALE算法),对三种不同空气密度下的铜(T2)/Q235爆炸焊接进行三维数值模拟。对模拟结果的碰撞速度、碰撞压力和竖向位移等动态参数进行对比分析,结果表明在三种空气密度下,特征单元的碰撞速度、碰撞压力和竖向位移的变化趋势几乎一致。说明空气密度在一定范围内变化对爆炸焊接动态参数的影响非常小,可以忽略不计。

换热器T2铜管点蚀及复配缓蚀剂研究

以换热器因T2铜管腐蚀导致的失效为工程应用背景,采用腐蚀失重法、扫描电镜和能谱仪研究了换热器中T2铜管的腐蚀及影响因素,并得到了T2铜管的复配缓蚀剂的最佳配比。结果表明:造成T2铜管腐蚀的主要原因是铜表面上氧化亚铜保护薄膜局部破裂,致使坑底的铜为阳极和表面的氧化亚铜薄膜为阴极形成电偶腐蚀,使得在坑中的铜溶解发生点蚀。而氧化膜的破裂与过量的含碳残渣、污垢(异物)在表面的沉积、机械损伤以及材料自身的缺陷等有关。

45钢/T2铜复合界面特征及性能分析

采用高温真空熔铸法制备45钢/T2铜复合材料,通过拉伸/剪切试验、扫描电镜观察及能谱分析、硬度测定仪等设备分析钢铜复合界面的结合强度、显微结构及显微硬度、过渡区的成分变化等。结果表明:在(1150±50)℃、4.0×10-2Pa真空条件下熔铸制备的钢铜复合材料,界面结合紧密、呈锯齿状、无冶金缺陷,Cu、Fe金属原子发生互扩散现象,形成一个宽度约60μm的过渡区,其显微硬度介于T2铜和45钢之间,组织是Fe-Cu的固溶体,复合材料的抗拉/剪强度分别是278 MPa、217 MPa,断裂发生在铜端。断裂机制是铜的微孔聚合性断裂。而且随着熔铸温度的升高,复合界面结合更紧密、锯齿状突起更明显、元素扩散更充分。

焊前预热对T2紫铜激光焊接接头组织和性能的影响

对2mm厚T2紫铜板进行了未预热和不同温度预热(100,150,200℃)的光纤激光焊接,研究了焊前预热对该焊接接头组织和性能的影响。结果表明:与未预热的相比,150℃预热激光焊接接头的熔深和熔宽较大,焊缝的等轴晶和熔合区的胞状晶粒均较粗大;预热激光焊接接头焊缝的电阻率与未预热的相比有所降低,焊前预热改善了焊接接头的导电性能;150℃预热激光焊接接头的显微硬度总体上高于100,200℃预热的,显微硬度均随距焊缝中心距离的增大先减后增,焊缝中心的最大;随着预热温度的升高,焊缝的自腐蚀电流密度先增大后减小,耐腐蚀性能虽先减小后增大,但相差较小。

T2铜箔精密微冲孔工艺(英文)

随着微机电系统的飞速发展,微孔类零件广泛应用于生物医疗、微电子以及纺织印染等领域中,要求尺寸精度高、断面质量和重复性好,并且能够实现低成本批量制造.微冲孔技术具有传统塑性加工工艺的优点,生产效率高,工艺简单,成形件性能好和精度高,非常适合微型零件的低成本批量制造.针对箔板微孔类零件,设计了一套精密微冲孔模具,采用微冲孔技术研究了冲裁条件对微冲孔工艺的影响规律.结果表明,微冲孔过程与传统冲裁类似,经由弹性变形阶段和塑性剪切阶段,最后断裂分离.微孔断面分布仍然包括圆角、光亮带、断裂带和毛刺.随着相对冲裁间隙的增加,最大剪切强度先降低后逐渐增加;随着冲裁速度的增加,铜箔微冲孔过程最大冲裁力和最大剪切强度逐渐减小,微孔断面光亮带高度增加,断面质量提高.最后,在最佳的冲孔工艺即冲裁间隙为5%、冲裁速度为20mm/s的条件下冲出直径为0.4mm质量良好的微孔.

T2紫铜微正挤压件表面形貌与微观组织分析

为便于取出微正挤压零件,设计了具有分瓣式结构的微正挤压凹模,并成功成形出最小挤出杆直径为0.25 mm的微正挤压件.采用扫描电子显微镜(SEM)及金相显微镜对微正挤压件的表面形貌及微观组织进行了观察。结果表明,随着挤出杆尺寸的减小或晶粒尺寸的增大,内外层材料的非均匀塑性变形程度增加;当挤出杆尺寸降低到亚毫米尺度时,微挤压成形件发生了一定弯曲;微正挤压件纵向和横向微观组织的非均匀分布表明,在微正挤压成形过程中材料在纵向和横向上都经历了严重的非均匀塑性变形.材料的非均匀塑性变形程度是随着挤出杆尺寸的减小或晶粒尺寸的增加而不断增加的.

线性摩擦焊AA5083铝合金/T2纯铜异质接头特征研究

对AA5083铝合金/T2纯铜进行不同焊接压力下的线性摩擦焊试验,结果表明:焊接过程主要以铝合金的压缩变形为主,T2变形量较小。焊缝处界限分明,两侧晶粒均明显细化,铝侧细化程度更高且金属流线消失。焊缝界面可观察到明显的孔洞缺陷,且随摩擦压力的增大孔洞逐渐减小直到消失。接头拉伸强度达到T2母材的50%,接头伸长率很低,拉伸断裂均发生在焊缝区,断裂形式均为脆性断裂。微区成分分析可知,Al/Cu界面处存在厚度大约为2μm扩散层;界面附近Al侧出现以Cu粒子与金属间化合物弥散的机械混合组织,厚度在100~500μm浮动。接头强度较低的主要原因是存在界面孔洞缺陷及金属间化合物混合组织。

退火温度对T2纯铜微结构演变及力学性能的影响

利用扫描电镜、光学显微镜、MTS试验机、显微硬度计等分析了T2纯铜薄板的显微组织和力学性能,探讨了退火温度对T2纯铜微结构演变行为的影响。结果表明,材料的屈服应力、拉伸应力及显微硬度随着退火温度的升高而减小。不同晶粒尺寸的材料形状因子随着应变增大具有相似的变化趋势,晶粒尺寸越大形状因子变化越大。不同晶粒尺寸的材料相对形状因子的变化非常相似,相对形状因子的相对增长趋势大致相同。通过指数函数对材料的归一化形状因子曲线进行了拟合,建立了拟合方程。分析了T2纯铜在不同退火温度下归一化形状因子随塑性变形的演变规律。

ECAP对T2工业纯铜的性能影响及实验过程模拟

在室温下运用等通道转角挤压技术(equal channel angular pressing,ECAP)对T2工业纯铜进行了多道次的挤压,并对各道次材料进行了不同温度的退火处理。研究了材料在经历不同挤压道次和不同退火温度后强度和韧性的变化规律。并运用ABAQUS软件对实验过程中材料的受力情况进行了模拟。结果表明,T2工业纯铜在BC路径下经历多次挤压后,晶粒得到细化。将材料在433、453和473K下进行1h的退火处理后,材料的强度有所增强,材料的韧性变化不大。

退火T2纯铜单向拉伸损伤本构模型的研究

利用SEM、OM、MTS试验机等分析和测试了T2纯铜薄板的显微组织和力学性能,研究了晶粒尺寸和临界损伤因子对T2纯铜力学行为的影响,建立了T2纯铜的双线性弹塑性本构模型,量化了晶粒尺寸和微观组织演变对宏观力学行为的影响.结果表明,在其他变形条件相同的情况下,随着晶粒尺寸的增大,材料的屈服强度和抗拉强度减小.T2纯铜的强度随着临界损伤因子的增大而提高.晶粒尺寸和临界损伤因子相同时,材料的形状因子随着应变的增大具有相似的增大趋势.模型得到的预测值与实验值具有较高的一致性,可以准确的揭示T2纯铜在不同退火温度下宏观变形与微观组织演变之间的关系.

板厚对T2紫铜板U形弯曲回弹的影响

采用U形弯曲模对T2紫铜板进行弯曲试验,测量卸载后的弯曲角回弹量,结果表明:在板厚0.15-2.0mm的范围内随着板厚的增加,试样的弯曲角回弹量逐渐减小。为了精确描述弯曲角回弹量与板厚之间的关系,分别用最小二乘法拟合与拉格朗日插值获得两者之间的函数关系式,接着用一组弯曲角回弹量的测量值去验证两种方法的计算精度,验证结果表明:最小二乘法拟合得到的函数关系式的计算值具有更小的均方根误差,可以用来预测T2紫铜板的弯曲角回弹量,对于分析T2紫铜板的弯曲变形以及合理制定弯曲工艺具有一定的指导意义。

T2铜的动态力学性能及本构关系

利用Gleeble1500热模拟试验机和分离式霍普金森压杆试验装置(SHPB)对T2铜进行常温下准静态压缩试验和高应变率下的冲击压缩实验,获得不同应变率下的应力-应变曲线。结果表明:T2铜在动态冲击下的强度明显高于准静态压缩下的强度,具有显著的应变率强化效应;在动态冲击较低应变速率的区域内,T2铜的塑性流动应力对应变率很敏感,具有明显的应变强化和应变率强化效应。但在动态冲击较高应变速率的区域内,发生相同变形时的应力水平相差不大,表现出对应变率变化不敏感的性质。对传统的Johnson-Cook本构模型进行修正,拟合曲线与试验曲线吻合较好。

SMP环境下pH对T2紫铜表面的碳酸钙结垢特性影响

为了研究pH=7.5和pH=8.5条件下碳酸钙垢对T2紫铜表面的腐蚀影响,将海洋典型腐蚀菌硫酸盐还原菌分泌物SMP(soluble microbial products,SMP)分离并添加到碳酸钙结垢体系中。用砂纸打磨紫铜表面,在不同pH下,置于0.5 mol/l的CaCl2溶液和SMP-C浓度为1 mg/L的SMP混合液,并设置不加SMP的对照组。并通过X射线衍射仪,红外光谱仪,扫描电子显微镜对结垢进行表征,用光学显微镜对结晶后的金属表面形貌进行分析。结果表明,pH升高促进结垢,而SMP的螯合作用抑制了结晶。SMP能够一定程度上抑制结晶的进程,但pH是影响结晶的主要因素。

电接触件用T2紫铜表面功能性镀银层的制备与表征

在电接触件用T2紫铜表面制备了功能性镀银层。参照相关标准并使用扫描电镜、表面粗糙度测量仪、回路电阻测试仪和盐雾试验机,对镀银层进行了表征。结果表明:镀银层具有银白色金属光泽,与基体的结合力较好;镀银层表面非常平整,表面粗糙度约为0.16um,镀银使T2紫铜试样的表面粗糙度和接触电阻分别降低了12%和11%;镀银后的T2紫铜试样表现出较好的耐盐雾腐蚀性。

T2紫铜在静态人造海水中的腐蚀行为

目前,对铜及铜合金在海洋环境中的腐蚀与防护有一定研究,但利用铜合金溶出铜离子应用于海洋防污的报道较少。以T2紫铜为研究对象,采用电化学工作站、ICP原子发射光谱分析仪、扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)研究了T2紫铜在30℃静态人造海水中浸泡不同时长的铜离子释放速率及其腐蚀行为。结果表明:T2紫铜在30℃静态人造海水中的腐蚀速率与铜离子释放速率随着浸泡时间的延长呈现先迅速增大而后减小并逐渐趋于稳定的趋势;T2紫铜在静态人造海水中浸泡72~144 h内的铜离子释放速率能达到抑制藤壶附着的最低值10μg/(cm^2·d),随着浸泡时间的延长,T2紫铜浸泡144 h后的铜离子释放速率不能满足抑制藤壶附着的海洋防污要求;T2紫铜在静态人造海水中的腐蚀产物中包含Cu、O、Cl这3种元素。

Al_2O_3弥散强化铜与T2铜的真空钎焊工艺研究

使用Ag-Cu-Ti钎料以及Ag-Cu-Ti+BAg72Cu复合钎料对Al2O3弥散强化铜与T2铜进行真空钎焊,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和性能的影响。结果表明,温度过低,钎料与母材相互冶金作用较弱,接头性能较差;温度过高或保温时间过长,钎料向弥散强化铜中毛细渗入严重,焊缝中出现孔洞,接头强度也下降。利用Ag-Cu-Ti+BAg72Cu复合钎料进行钎焊能有效提高接头强度。

T2铜在不同海水飞溅条件下的腐蚀性能差异

目的研究T2铜在不同飞溅条件下的腐蚀行为。方法通过对T2铜在三亚热带海水飞溅区进行0.5、1、2 a三个周期的环境试验,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对其腐蚀产物形貌、物相进行分析,使用电化学工作站对带锈样品进行分析。结果 T2铜在堤岸飞溅区和堤岸内飞溅区腐蚀速率随时间的延长逐渐下降。在飞溅区,不同周期T2铜的腐蚀产物为表面较薄的氧化层,且存在分层现象,主要由外层疏松的绿色Cu2(OH)3Cl和内层致密的棕色Cu_2O组成。不同试验周期,两处飞溅区试样表面的腐蚀产物都较为平整,堤岸飞溅区腐蚀产物层的平均厚度大于堤岸内飞溅区,腐蚀形貌均为均匀腐蚀。两处飞溅区锈层均由Cu_2O和Cu2(OH)3Cl相构成,堤岸飞溅区锈层主要为Cu_2O和Cu2(OH)3Cl相,堤岸内飞溅区锈层主要为Cu_2O相,存在少量Cu2(OH)3Cl相。结论在同一试验地点进行飞溅试验,由于飞溅条件不同,2a内铜的腐蚀速率、腐蚀产物等会存在差异。

细晶T2纯铜动态力学性能及本构模型

晶粒大小是影响多晶金属材料力学性能的重要因素之一,研究细晶T2纯铜在高温、高应变率下的动态力学性能并建立其本构模型对切削加工有着重要意义。通过电子力能测试仪进行T2纯铜试样准静态压缩试验,并利用霍普金森压杆装置完成了不同应变率和不同温度的动态压缩试验。试验结果表明,纯铜材料具有明显的应变强化效应和温度软化效应,其动态压缩下的强度高于准静态压缩,但在高应变率区域内,并无明显的应变率强化效应。基于Johnson-Cook本构模型得到了细晶T2纯铜本构方程参数,拟合曲线与试验结果吻合较好。