AMT及其复配剂对青铜合金的缓蚀机理研究

青铜文物是国之瑰宝,其组织成分主要是青铜合金,本工作以青铜合金为研究对象,对合金表面的缓蚀效率及机理进行实验探索,为青铜文物保护材料的性能研究提供实验支持。采用失重法和电化学极化测试研究了2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)复配尿素和三聚氰胺作为青铜合金缓蚀剂的缓蚀效率。失重实验结果表明,随着AMT浓度的增大,试样在三组实验腐蚀溶液中缓蚀效率均上升,其中1%AMT复配尿素组在NaCl溶液中的缓蚀效率为最大。电化学分析结果表明,随着加入电解液中AMT浓度的增加,1%AMT复配尿素组的腐蚀电位比1%AMT组上升了0.08 V,缓蚀效率为89.8%。采用SEM和XPS对试样表面含Cu的AMT缓蚀膜进行了分析,并对缓蚀机理进行探讨,结果表明,铜离子与AMT反应生成Cu(I)-AMT络合物,吸附在青铜表面起到缓蚀作用。

紫铜及铝青铜合金高耐蚀性阳极氧化工艺研究与生产应用

为改良T1紫铜、QAl9-4铝青铜合金的外观并提高耐腐蚀性能,使用氢氧化钠、钼酸铵的水溶液作为工作溶液,对T1紫铜、QAl9-4铝青铜合金进行阳极氧化处理。采用扫描电子显微镜、能谱和金相显微镜测试2种材料表面的阳极氧化膜层的显微形貌、主要成分和金相组织,从而优化阳极氧化工艺参数。通过外观检测、附着强度测试、耐高温、中性盐雾试验等检测方法考核了阳极氧化膜层的综合性能。结果表明:阳极氧化电流密度为1.0 A/dm^(2),时间为25~30 min,温度为80~90℃时,可以获得厚度为1~3μm、可耐温400℃的黑色氧化膜。经适当封闭处理的2种材料表面的阳极氧化膜层阻碍了腐蚀介质的扩散,T1紫铜耐腐蚀性提高6.0倍,QAl9-4铝青铜合金耐腐蚀性提高2.5倍。生产应用表明该工艺稳定、操作简便,适用于T1紫铜、QAl9-4铝青铜合金材料产品大批量生产,能够满足产品装饰性、消光性、耐高温性和耐腐蚀性要求。

CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金CMT增材修复工艺研究

针对核电厂循环水冲洗泵盖板表面结构完整性破坏失效的工程问题,基于冷金属过渡技术(Cold metal transfer,CMT),开展了CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金电弧增材修复工艺的研究。通过单层单道成形、单层多道搭接成形以及多层多道试验研究,确定并固化了一套CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金CMT增材修复工艺的关键参数;并借鉴已有成熟的核电设备制造工程实践,参考RCC-M规范要求,制定了该修复工艺的验证试验要求,明确了试验项目、试验标准及验收指标,并按要求完成试件的制备及试验。结果表明:采用研发的CMT增材修复工艺制备的熔敷金属外观成形优良,内部致密无缺陷且与母材熔合良好,力学性能与母材相当,各项试验结果均满足验收指标。可用于CuAl9Ni3Fe2铝青铜合金的CMT增材制造及修复。

新型模具铝青铜合金材料的研制

进行了新型模具铝青铜合金材料的试制研究。结果表明 ,高铝 (13%～ 15 % Al)青铜合金中加入 Fe、Mn、Ni、Co等多元合金 ,通过 85 0～ 880℃油淬固溶 +5 80～ 6 0 0℃空冷时效处理 ,可以获得高强韧性 β相中弥散分布有 (α+γ2 )沉淀相 +κ相的组织。其性能优于国家最高牌号 QA110 - 3- 1.5 ,是替代铁基合金材料制作拉伸、挤压模具的理想材料。

铸造铝青铜合金Cu-14Al-4Fe-Mn的摩擦磨损性能

用往复式摩擦磨损试验机考察了新型高强度、高耐磨性铸造铝青铜合金Cu-14Al-4Fe-Mn(代号HSWAB)的摩擦磨损性能,利用形貌扫描电子显微镜观察分析了合金磨损表面形貌,探讨了其磨损机理.结果表明,HSWAB合金在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能及磨损机理存在明显差异.在干摩擦条件下,合金中脱落的硬质点及氧化物等磨粒导致较为严重的磨粒磨损,摩擦系数高、磨损率大,主要磨损机理为磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损及疲劳磨损.在油润滑条件下,摩擦系数和磨损率均显著降低,疲劳磨损和氧化磨损受到抑制,主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.Cu-14Al-4Fe-Mn合金在油润滑条件下的摩擦系数低达0.08,磨损率低达3.7×10-6g/m,是一种优良的耐磨材料.

铝青铜合金研究进展

简要介绍了铝青铜合金的主要性能和应用现状。综述了铝青铜中主要合金元素及其他微量元素Al、Fe、Mn、Ti、Zn、Co、Zr等对其显微组织和性能的影响机理、作用效果。详细介绍并分析了热处理工艺,特别是固溶时效工艺参数,包括固溶温度、固溶保温时间、时效温度、时效保温时间和冷却速度对铝青铜组织与性能的影响,并概述了铝青铜合金今后的发展方向。

新型铝青铜合金粉体材料涂层耐腐蚀性能研究

采用扫描电镜、能谱及静态浸泡腐蚀实验等方法研究了雾化法制备的新型铝铜合金粉末(Cu-14Al-X)通过等离子喷焊的方式作为涂层材料分别在3.5mol/L NaCl溶液、10mol/L HCl溶液、5mol/L H2SO4溶液中的腐蚀行为以及耐腐蚀性。结果表明,这种新型的涂层材料具有良好的耐腐蚀性能。涂层中的(α+γ2)共析体与β′相、α相和K相相比,具有优先腐蚀倾向,涂层发生的主要是脱铝腐蚀。在3种溶液环境下的腐蚀速率由小到大依次为:5mol/L H2SO4溶液,10mol/L HCl溶液,3.5mol/L NaCl溶液。

铝青铜合金粉末涂层制备中Fe元素的扩散特性

利用等离子喷焊和激光熔敷技术,将铝青铜合金粉末涂敷在45#钢表面,通过对涂层金相组织观察、界面金相观察、X-ray分析、表面EDS分析、对Fe元素的EPMA分析,研究Fe元素在铜合金涂层中的扩散特性.结果表明,采用等离子喷焊技术制备的涂层中,Fe元素从基材到合金涂层有较强烈持续的扩散过程;采用激光熔敷技术制备的涂层中,Fe元素在基体与合金涂层之间无明显的扩散现象.可见,Fe元素在等离子喷焊层中扩散率较高,在激光熔敷层中扩散率较低.

新型铝青铜合金的摩擦性能

试制了一种新型高强耐磨铝青铜,探讨了边界润滑条件下该合金与不锈钢对摩时热处理组织和摩擦磨损行为的关系。结果表明,经920℃固溶580℃时效处理后,合金具有优良的综合机械性能和摩擦学性能,主要的磨损形式为轻度的粘着磨损和磨粒磨损;经920℃固溶450℃低温时效后,合金性硬脆,耐磨性降低,主要的磨损形式为严重的磨粒磨损和疲劳磨损。

热处理对新型高铝青铜合金摩擦磨损性能的影响

以铜铝合金为基体添加适量的镍、铁、锰元素,在金属型中制备了一种多元铝青铜合金,利用扫描电镜、摩擦磨损试验机等研究了固溶时效热处理对该合金摩擦磨损性能的影响。结果表明:铸态合金经过950℃×2h固溶+550℃×4h时效后的显微组织仍由α、β′、γ2和κ相组成,κ相和γ2相弥散分布于基体组织中,提高了合金的硬度、抗拉强度,但使其塑性降低;相同条件下,固溶时效态合金的磨损量和摩擦因数低于铸态的,具有良好的耐磨性能。

粒度对超音速等离子喷涂高铝青铜合金微观结构的影响

采用超音速等离子喷涂技术在45号钢表面制备粒度范围为-280^+320目、-320^+360目、-360^+400目、-400目的4种高铝青铜合金粉体涂层。采用XRD、SEM等手段对涂层的物相组成、组织结构、显微硬度等进行了分析,研究了粒度对涂层组织及性能的影响。结果表明,粉体的粒度对涂层显微组织结构及性能有着重要影响。粉体粒度越细小,涂层的组织及性能越优良。-400目的粉体制备的涂层组织致密均匀,层流状结构明显,显微硬度可达367.5HV。

青铜合金成分与合金的阳极行为

铸造不同成分的铜锡合金，通过人为腐蚀，利用ＬＳＶ（电位扫描）、ＸＲＤ、ＳＥＭ等多种手段进行分析，结果表明：１）含Ｓｎ量为１０％左右的青铜器在酸性含Ｃｌ－环境中易产生晶间腐蚀生成粉状锈，而２０％～４０％含Ｓｎ量的青铜合金无明显晶间腐蚀现象出现；２）含Ｓｎ量高于１０％的合金，在ＮａＣｌ溶液中在低电位处出现欠电位阳极电流峰（ＵＰＣ），且形成Ｖ型ＣａＣｌ晶相的电极表面膜。在较正电位处，铜锡合金及纯铜出现主阳极电流峰（ＭＰＣ），并形成较稳定的构型不同于Ｖ型ＣｕＣｌ的表面ＣｕＣｌ铜盐保护膜。

超声振动对电弧增材制造铝青铜合金 组织和拉伸性能的影响

采用电弧增材制造技术,研究不同层间温度下有无超声振动对电弧增材制造Cu-8Al-2Ni-2Fe-2Mn合金组织及拉伸性能的影响。结果表明:在电弧增材制造的过程中,控制不同的层间温度不能抑制外延生长的柱状枝晶形成,引入超声振动后,在层间温度100℃下获得胞状晶组织。电弧增材制造的Cu-8Al-2Ni-2Fe-2Mn合金主要由枝晶间的κⅡ相(Fe3Al)和κⅢ相(NiAl)以及在α-Cu基体中析出的κⅣ相(富铁)组成。在含有柱状枝晶的试样中,拉伸性能均存在各向异性。在引入超声振动+层间温度100℃的试样中,各向异性较小并获得最佳综合拉伸性能。通过引入超声振动和控制层间温度,优化组织和拉伸性能,为高性能铝青铜合金的快速制造提供潜在方案。

青铜合金成分与粉状锈的生成

铸造不同成分的铅锡青铜合金块，在相同条件下人为地对它们进行腐蚀．分析结果表明：锡含量高于２０％的青铜块不易生成粉状锈，锡含量在１０％左右的青铜块最易生成粉状锈．

高强度铝青铜合金锻造失效分析

采用扫描电镜对高强度铝青铜合金在锻造过程中出现的断裂现象进行了显微组织观察和失效分析。通过宏观断口分析和显微组织观察,发现合金中出现了角度为45°的裂纹和一些断裂区域。分析表明,高强度铝青铜合金在锻造过程中出现的断裂现象,主要是由于变形应力超过了合金的抗拉强度和合金中的K相形成了断裂的裂纹源,致使其发生了脆性断裂。

镍-青铜合金激光熔覆成形工艺研究

利用激光熔覆成形技术制备镍-青铜合金，成形件表面平整无变形。显微组织为细小而致密的柱状晶。对不同激光功率、离焦量和供粉量条件下显微组织和显微硬度的变化进行了研究，确定了优化的工艺参数。显微硬度分布在160—180HV0．2之间，能谱分析和X衍射分析表明成形件成分均匀无偏析。

Ce对铝青铜合金粉体材料涂层微观组织结构的影响

利用等离子喷焊技术,将自主研究开发的多元铜合金粉体(含Ce和不含Ce)涂覆在45#钢表面,通过SEM等对熔覆层表面微观组织观察,采用X射线衍射、表面EDS、EPMA等分析手段,研究Ce在多元铝青铜粉末熔覆层中的分布及其对微观组织结构的影响。结果表明:稀土Ce在多元铝青铜合金粉体材料涂层中以化合物的形式存在,主要富集在晶界,少量分布在晶粒内.

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。

等通道转角挤压对铝青铜合金组织及摩擦学性能的影响

对铝青铜合金(Cu-10%Al-4%Fe)进行了等通道转角挤压(ECAE)热加工处理,研究了ECAE对合金微观组织、力学性能及摩擦学性能的影响.结果表明:ECAE热挤压后合金的晶粒显著细化,晶粒尺寸随着挤压道次的增加而逐步减小;晶粒细化导致合金的硬度与屈服强度显著增加,提高了合金抵抗塑性变形能力,减轻了磨粒对合金表面的犁削作用;ECAE热挤压细化了合金中的第二相,减小了脱落硬质颗粒压入合金表面的深度与宽度,降低了合金的磨损量,提高了合金的摩擦学性能.

CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金微观组织性能研究

目的研究冷金属过渡技术(Cold metal transfer,简称CMT)增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织成形规律。方法采用CMT电弧增材的方式制备了Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的薄壁试样件,研究了试样件在不同位置、不同方向的微观组织。结果 CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织分为3个区域,前3层的不稳定区域主要是由基材树枝晶到柱状晶的转变区域;第3层到最后一层的稳定区域主要是外延生长的柱状晶区;在最后一层靠近空气侧约360μm厚度范围内,出现转向枝晶。交替往复电弧增材的Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金,在每层顶部均会形成转向枝晶,但随后新一层电弧增材的熔池会熔化顶部形成的转向枝晶,最终在微观组织形貌上表现出柱状晶外延生长的形式。结论通过控制合适工艺参数,可以获得致密无缺陷的CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金薄壁试样,在试样的稳定区域,微观组织是外延生长的柱状晶,柱状晶的晶界上Al,Ni,Mn元素产生富集现象,质量分数高于平均值。在柱状晶的晶内,Cu元素高于均值,而Al,Ni,Mn元素质量分数均低于均值,这与柱状晶的形核顺序有关。