螺旋桨用铜合金ZCuAl8Mn14Fe3Ni2的疲劳裂纹扩展特性

采用标准紧凑拉伸CT试样及改进型CT试样,研究了螺旋桨用铜合金ZCuAl8Mn14Fe3Ni2在空气、自来水及3.5%氯化钠水溶液中的疲劳裂纹扩展特性。结果显示：在自来水中,试验材料的疲劳裂纹扩展速率与在空气中的差别不大,表明自来水对试验材料的腐蚀作用不明显;当应力强度因子范围ΔK在（17~32）MPa.m1/2之间变化时,在3.5%氯化钠水溶液中,试验材料的疲劳裂纹扩展速率明显比在空气中时快,表明试验材料同时受到了腐蚀作用,但当应力强度因子范围ΔK大于32MPa.m1/2时,这种腐蚀作用却随着ΔK的增加在逐渐弱化。研究结果为试验材料的工程应用提供了依据。

ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金的磨蚀

利用高速旋转圆盘对船用螺旋桨材料ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金进行空蚀、冲蚀和磨蚀试验。结果表明,ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金的磨蚀率为16.38mm3/h,高于纯空蚀率和纯冲蚀率,其中空蚀与冲蚀交互作用所造成的损失率占到磨蚀率的56.96%。磨蚀试样的表面形貌和粗糙度接近于冲蚀试样表面,说明在磨蚀过程中,冲蚀和空蚀的交互作用主要表现在空化改变了沙粒的冲击方向,促进了冲蚀过程,使损伤程度增大。

光谱分析用ZCuAl8Mn13Fe3Ni2合金标准物质铸锭研制

采用数值模拟方法对ZCuAl8Mn13Fe3Ni2合金标准物质铸锭的充型及凝固过程进行了模拟,分析了金属液的充型速率、气体含量、凝固时间及液相分数变化,验证了设计的铸锭模具的可行性。并根据模拟参数制备了ZCuAl8Mn13Fe3Ni2合金铸锭。结果表明:模拟结果与试验结果相符,制备的合金锭无气孔、夹渣、缩松等铸造缺陷,组织细小,成分均匀,满足ZCuAl8Mn13Fe3Ni2合金标准物质用铸锭要求。

ZCuAl8Mn14Fe3Ni2锻造开裂原因分析

针对ZCuAl8Mn14Fe3Ni2合金在锻造过程中外圆部分发生开裂问题,通过对开裂部位进行宏观和微观组织观察,从原材料及锻造工艺两方面对开裂原因进行分析。结果表明,锻造时由于锻造工艺不合理,心部与外圆塑性变形能力不一致,且原材料中的原始缺陷未得到有效愈合,使得材料在锻造时发生开裂。通过对锻造工艺进行优化,成功锻造出了ϕ920 mm×ϕ440 mm×110 mm的环坯。

镧对铜合金机械性能的影响

稀土元素在铜合金中具有净化金属液以及变质的作用。研究了铸造铜合金ZCuAl8Mn13Fe3Ni2、ZCuAl10Fe3中添加稀土镧的方法,探究了稀土镧的加入量对其抗拉强度、屈服强度、硬度和延伸率等机械性能的影响规律。实验结果表明,稀土镧对铸造铜合金ZCuAl8Mn13Fe3Ni2和ZCuAl10Fe3机械性能影响,具有峰值效应,最佳加入量为0.15%。