水下搅拌摩擦加工对铸态镍铝青铜空蚀行为的影响

为了进一步提高铸态镍铝青铜抗空蚀性能,采用水下搅拌摩擦加工技术对其进行表面改性。观察并测试了加工前后材料的微观组织和力学性能,对比讨论了铸态和水下搅拌摩擦加工后镍铝青铜在蒸馏水和人工海水中的空蚀行为,分析了微观组织与空蚀机理的关系。研究结果表明,水下搅拌摩擦加工后,镍铝青铜组织细化,各相分布均匀,加工区中心平均显微硬度约为400 HV,是铸态样品的2倍。在2种介质空蚀试验中,水下搅拌摩擦加工镍铝青铜累计空蚀质量损失均较低,空蚀18 h后SFSP态NAB在蒸馏水和人工海水中的质量损失分别是2.55 mg和4.85 mg,约为铸态NAB质量损失的50%和44%,具有更好的抗空蚀性能。晶粒细化和小尺寸晶粒κ相弥散强化是提高铸态镍铝青铜的抗空蚀性能的主要原因。

增材制造镍铝青铜合金的制备与腐蚀行为研究进展

镍铝青铜合金因具有较好的延展性、强度、断裂韧性及耐腐蚀性能而广泛应用于石油和天然气泵系统、航空和船舶工业应用等领域。传统铸造工艺制备的镍铝青铜具有复杂的物相组成,在严苛的服役环境中容易发生严重的腐蚀失效。近年来,增材制造技术在铜合金加工领域获得迅猛的发展,基于快速非平衡凝固特性,能够通过显微组织调控来提高铜合金的机械性能,同时有望提升其在严苛服役环境中的耐腐蚀性能。本文列举了不同增材制造技术制备的镍铝青铜合金,围绕其显微组织、力学性能以及腐蚀行为展开深入探讨,进一步对比分析了不同制备工艺参数以及热处理工艺与镍铝青铜显微组织的关联机制及其对腐蚀行为的影响规律。本文通过构建增材制造镍铝青铜制备工艺-显微组织特征-耐腐蚀性能之间的内禀关系,能够为高性能增材制造镍铝青铜的设计优化及应用提供理论基础和实践指导。

镍铝青铜-钢异质金属焊接接头组织与力学性能

采用手工钨极氩弧焊对镍铝青铜QAl10-5-5/低合金钢Q355进行了焊接试验,焊丝采用高Mn镍铝青铜SCu6338。对焊接接头的微观组织、拉伸、弯曲及冲击性能进行了考察与研究。结果表明,焊缝与两侧母材均达到冶金结合,焊缝由α-Cu相和富Fe组织(宏观泛铁带和富Fe枝晶)组成,富Fe组织周围存在少量微米级凝固微裂纹,凝固裂纹在被富Fe组织包围的残余铜相中形成,表明焊接时应控制钢的熔入量和富Fe组织分布均匀性。铜-钢异质界面无明显缺陷产生,形成了一层厚度约2μm的Fe-Al中间化合物层。焊接热循环作用下,镍铝青铜侧热影响区α相减少,主要为残余β相和α/κ共生相为主,其韧性较焊缝和钢侧热影响区的低。Q355侧热影响区为贝氏体组织。焊接接头弯曲测试后表面无宏观缺陷,接头拉伸均断在Q355母材,表明焊接接头力学性能良好。

激光表面熔凝对镍铝青铜组织演变和空蚀行为的影响

采用激光表面熔凝对镍铝青铜进行表面强化以提高其抗空蚀性能。通过XRD、SEM和TEM等手段对微观结构进行表征,并在超声空泡试验机上进行空泡测试。结果表明:采用功率为3 kW和扫描速度为10mm/s的激光参数时,耐蚀性和抗空蚀性能较铸态合金得到提高。熔凝处理过程中晶粒细化强化、位错强化和析出相强化的协同强化机制以及均匀组织消除选相腐蚀主导了熔凝后镍铝青铜的抗空蚀性能。

某核电站凝汽器密封结构用镍铝青铜螺栓断裂原因

某核电站凝汽器密封结构用镍铝青铜螺栓发生断裂现象,采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、力学性能测试、金相检验等方法对螺栓断裂的原因进行分析。结果表明:螺栓在潮湿的NH3环境下发生了应力腐蚀开裂;断裂螺栓在服役过程中受到不均匀的应力载荷,使表面应力腐蚀倾向变大,且螺栓长期处于自身应力腐蚀敏感介质中,在二者的耦合作用下,应力腐蚀裂纹萌生;裂纹沿残余应力较高的相界区域向内扩展,最终导致螺栓发生断裂。

镍铝青铜基体显微分析及其性能应用

通过SEM对镍铝青铜相及金属间组成物观察并分析其成分组元,研究其组织组成物的特点,根据微观组织来研究镍铝青铜合金常用的性能表现的机制,阐述了组织和应用之间的联系。

ZQAl9-4-4-2镍铝青铜在2.4%NaCl溶液中的空蚀行为

利用磁致伸缩空蚀试验机研究了ZQAl9-4-4-2镍铝青铜在2.4%NaCl溶液中的空蚀行为.结果表明:空蚀使ZQAl9-4-4-2镍铝青铜的自腐蚀电位正移约16 mV,使电化学腐蚀速率增大8倍;2.4%NaCl溶液中空蚀最大失重率是蒸馏水中的2.1倍.在腐蚀与空蚀的交互作用中,力学因素起了至关重要的作用,纯空蚀失重分量占总失重量57.3%,腐蚀因素作用相对较小.微裂纹首先在α/κ相界的α相部分形成;随着空蚀的进行,这些微裂纹在α相内合并扩展导致α相出现失重,κ相也随之剥离基体.空蚀微裂纹易于横向扩展而向深度方向受阻.试样表面均匀剥落,未出现大的海绵状的空蚀坑.ZQAl9-4-4-2镍铝青铜较好的加工硬化能力,是其具有良好的抗空蚀性能的关键所在.

变形镍铝青铜合金的组织研究

通过金相显微镜、电子扫描显微镜以及透射电子显微镜,对变形镍铝青铜合金的管材进行退火前后组织析出K相的对比观察,并对管材退火前后的力学性能进行对比。试验结果证明,退火过程中合金组织内镍和铝元素析出造成K相长大,方形含铁相消失,KⅣ相增多,退火后合金的强度下降,塑性提高。

合金元素对镍铝青铜性能的影响

介绍了海水泵用材料镍铝青铜的主要性能 ,重点讨论了合金元素对镍铝青铜材料的腐蚀性能、金相组织和铸造工艺性能的影响 。

新型镍铝青铜的电偶腐蚀行为研究

海水泵阀等附件是海水管系的重要部件 ,国内常用锡青铜、硅黄铜制造 ,与目前推广使用的B10合金在海水中偶合时 ,电偶腐蚀较重 ,不能满足海水管系对高可靠性的要求。为此 ,研制了一种与B10海水管道材料配套使用的海水泵、阀材料。通过测量研制合金及常用泵阀材料与B10、B30等管道材料偶合时的电偶电流、电偶电位和电偶腐蚀率等参量 ,研究了新研制的合金在海水中的电偶腐蚀行为。

钪、锆和锶复合微合金化铸态镍铝青铜的显微组织与性能

采用硬度测试、金相观察、扫描电镜、能谱分析及腐蚀和摩擦实验的方法,研究钪、锆和锶对铸态镍铝青铜的硬度、组织、耐腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:与未微合金化铸态镍铝青铜(Cu-8.57Al-5.3Fe-4.6Ni-1.07Mn-0.63Zn)相比,钪、锆和锶复合微合金化铸态镍铝青铜(Cu-9.97Al-5.4Fe-4.52Ni-1.05Mn-0.62Zn-0.045Zr-0.029Sr-0.057Sc)的相组成没有显著变化,都由α相、β相(高温相)和κ相组成,且各相均显著细化,合金硬度从212.1HV提高到240.7HV;由于组织细化,合金内优先发生腐蚀的共析组织(α+κⅢ相),其腐蚀通道产生概率降低,从而在3.5%NaCl水溶液中的均匀腐蚀和电化学腐蚀速率分别降低了.2%和17.8%(微合金化后的腐蚀速率分别为0.023 mm/a和0.231 mm/a);摩擦因数降低了23.4%(微合金化后的摩擦因数为0.019 3)。

退火对镍铝青铜合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度测试等方法研究了退火工艺对镍铝青铜合金组织和性能的影响。结果表明:经1020℃×16h均匀化退火后,镍铝青铜铸态组织中的粗大枝晶消失;锻造后发生了显著的再结晶,并有NiAl和FeAl相析出,再经950℃×1 h退火获得了细小均匀的显微组织,有利于合金的后续加工。

ZCuAl9Fe4Ni4Mn2镍铝青铜的化学成分优化

研究了ZCu Al9Fe4Ni4Mn2镍铝青铜螺旋桨材料化学元素、铝当量和铁镍比对合金力学性能的影响,确定了合金的最佳成分范围。

镁合金表面激光制备镍铝青铜涂层

利用激光熔覆的方法在AZ31B镁合金表面制备镍铝青铜涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度仪对涂层的微观形貌、物相以及显微硬度进行分析,采用PS–168A型电化学测量系统对涂层以及母材进行电化学腐蚀性能测试。结果表明,涂层内白色基体上析出富Cr的玫瑰状和块状的K相,涂层的物相主要由FeAl3、Al3Ni、Ni、Cu、Cr等组成,涂层的显微硬度最高可达602 HV0.2,较母材的50 HV0.2提高了约11倍,涂层的腐蚀电位?1.02 V较母材的?1.49 V提高了0.47 V。

镍铝青铜高温变形的本构模型研究

利用Gleeble-1500型热力模拟机,研究镍铝青铜合金在变形温度800～950℃、应变速率0.002～5 s-1时的热变形行为。根据热压缩试验数据,绘制了不同变形条件下的镍铝青铜合金真应力-真应变曲线,通过线性回归建立了镍铝青铜合金热变形本构方程。结果表明,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;计算得出的平均变形激活能为313.03 kJ/mol。

镍铝青铜合金仿生表面的砂带磨削及其降噪特性

针对镍铝青铜合金材料难以加工出仿生沟槽表面从而提高其降噪性能的问题,利用金字塔砂带和空心球砂带在镍铝青铜合金材料表面上磨削出仿生沟槽,并搭建配套试验平台来对镍铝青铜合金材料表面进行仿生沟槽结构的磨削加工。提取了磨削表面的特征,据此进行流体噪声计算,对比分析了金字塔砂带磨削出的仿生表面和空心球砂带磨削出的仿生沟槽表面的噪声性能,结果显示:金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为18.07 dB,空心球砂带磨削出的不规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为37.6 dB。试验中,两种砂带磨削加工后的镍铝青铜合金表面均具有仿生沟槽结构,且金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面具有更好的水下降噪性能。

温轧高强韧镍铝青铜合金的组织与力学性能

通过形变量为75%的温轧形变热处理,制备了一种超细组织的QAl10-4-4镍铝青铜合金,研究其微观组织与力学性能。结果表明:经大变形温轧后,温轧后的镍铝青铜材料由超细层状(α+β′)双相组织以及细小的k相组成(其中α相为铜基固溶体、β′相为共析相变受阻产生的Cu3Al基马氏体及NiAl析出相、k相为Fe3Al、NiAl等金属间化合物),合金的屈服强度由318 MPa提升至1020 MPa,抗拉强度由784 MPa提升至1104 MPa,具有7.8%的均匀伸长率并呈现良好的应变硬化能力。温轧镍铝青铜合金的高强度主要归因于位错强化、细晶强化以及温轧过程中诱发的纳米析出强化,而良好的塑韧性主要与超细的片层α相和β′相的应力应变协调有关。温轧形变热处理是制备高强韧镍铝青铜合金的一种有效方法。

镍铝青铜切削加工本构模型参数辨识（英文）

镍铝青铜材料因具有较高的强度、耐磨损及优异的抗应力腐蚀特性而广泛用于螺旋桨的制造中。为了建立其在高应变率条件下的本构关系,提出一种切削加工过程中Johnson-Cook模型参数辨识的新方法。该方法综合了SHPB动态压缩实验、可预测切削力模型及直角切削实验。首先,根据SHPB实验得到镍铝青铜在不同应变率和温度下的真实流变应力-应变曲线;然后,建立关于预测流变应力和实验流变应力的目标函数,将SHPB实验辨识的本构参数作为初值,采用PSO算法反演得到最终的本构参数;最后,对可预测切削力模型和有限元仿真获得的切削力进行对比,验证了所辨识参数的准确性。

热处理对铸态镍铝青铜疲劳裂纹扩展速率的影响

对铸态镍铝青铜(NAB)进行了920℃正火和675℃退火热处理,研究了不同状态NAB的显微组织和拉伸性能;采用直流电压降(DCPD)法测试了其疲劳裂纹扩展速率,观察了裂纹扩展路径及疲劳断口形貌。结果表明:退火态与铸态试样的显微组织均由基体α相、残余β相以及三种Ni-Fe-Al金属间化合物相(κⅡ,κⅢ,κⅣ)组成,而正火态试样组织则由较多的残余β相以及均匀分布的κⅣ相组成,其强度更高但塑性明显降低;铸态试样的疲劳裂纹扩展速率最快,正火态试样的最慢;铸态和退火态试样中的疲劳裂纹在κ相相界处扩展,断裂方式主要为脆性解理断裂,而正火态试样的疲劳裂纹主要穿过α相扩展,断口出现了疲劳辉纹,且其疲劳裂纹扩展路径最为曲折。

退火工艺对ZCuAl9Fe4Ni4Mn2镍铝青铜组织与力学性能的影响

通过采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、常温拉伸试验等分析手段,研究了退火温度对船舶推进器用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2镍铝青铜组织与性能的影响。研究表明：镍铝青铜铸态组织由基体α相及大小不同、形态各异的金属间化合物（Fe,Ni）Al相组成,部分（Fe,Ni）Al相较为粗大。随着退火温度的升高,组织中粗大金属间化合物逐渐减少,组织得到细化。经980℃保温2h,随炉冷却到580℃,然后出炉空冷的退火工艺,镍铝青铜抗拉强度从铸态的487MPa提高到621MPa,伸长率从16.82%提高到17.83%。