海洋工程及船用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳性能研究

研究了海洋工程及船用主干材料ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳性能。采用旋转弯曲疲劳试验机、电液伺服材料试验机、扫描电子显微镜(SEM)分析和测试ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳强度、腐蚀疲劳裂纹扩展速率、腐蚀疲劳裂纹扩展路径和腐蚀疲劳断口形貌。得到在1×10^(7)循环周次下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的条件疲劳强度为204 MPa;在90%置信度、10%失效概率下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳强度为185.91 MPa;在载荷比(R)=0.1条件下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的Paris公式为da/dN=1.7670×10^(-12)×ΔK^(5.8899)。腐蚀疲劳裂纹萌生于试样表面腐蚀坑处,以河流状花样扩展,扩展路径上会出现二次裂纹,裂纹扩展会经历第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段、高速扩展直至断裂阶段。疲劳条带一般出现在裂纹的第Ⅱ扩展阶段,这个阶段裂纹扩展速率中等,服从Pairs幂律关系,疲劳裂纹的扩展方向垂直于疲劳条带。该研究可为评估海洋工程及船用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金构件的使用寿命提供重要参考。

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。

铸铜ZCuAl10Fe3与Q235B钢气体保护焊焊接工艺研究

采用气体保护焊(GMAW)焊接方法对铸铜ZCuAl10Fe3与Q235B钢的焊接工艺进行了试验和研究,制定了详细的焊接规范,并提出了焊接时的注意事项。通过在实际产品中的焊接应用,表明此工艺可以获得成型较好的焊道,同时可以获得较为理想的焊接接头。

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。

混合稀土La+Y对ZCuAl_9Fe_4Ni_4Mn_2合金组织及热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验机,对加入混合稀土La+Y的ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金进行热疲劳性能试验,并观察其组织变化。结果表明,稀土元素在铝青铜合金中具有良好的细化、变质作用;试样的抗拉强度随着混合稀土含量的增加而有所降低,而伸长率呈现上升的趋势。加入适量混合稀土La+Y对ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金的热疲劳性能有不同程度的提高。其中,加入0.167%混合稀土的热疲劳试样疲劳性能最佳,达到热疲劳裂纹萌生所需的热疲劳循环次数最多(6 000次),通过研究热疲劳裂纹扩展趋势图,发现热疲劳裂纹扩展呈现先快后慢,阶段性扩展特点。

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。

固溶时效深冷复合处理对ZCuAl10Fe3Mn2合金微观组织和热疲劳性能的影响

研究T6处理、深冷处理和T6+深冷处理对ZCuAl 10 Fe 3Mn 2合金微观组织、力学性能以及在室温至450℃下的热疲劳行为。通过XRD,OM,SEM,EDS对合金组织和裂纹形貌进行观察分析。结果表明:T6+深冷复合处理工艺能够显著改善ZCuAl 10 Fe 3Mn 2合金的力学性能和微观组织。与T6处理相比,其抗拉强度、硬度以及伸长率分别提高了7.28%,16.96%和23.53%;其α相进一步细化且分布更加均匀,位错密度增加,使得合金整体的组织均匀性、致密性更好。综合性能的提高也有效地提高了合金的热疲劳性能,其抗热应力和氧化腐蚀的能力增强。在相同冷热循环次数下,疲劳裂纹长度最短,裂纹生长速率最慢。

ZCuAl10Fe3合金铸件生产实践

叙述了ＺＣｕＡｌ１０Ｆｅ３合金从制定工艺到生产操作，从原材料准备到合金熔炼，从造型到浇注铸件等环节中必须掌握的工艺要点，并分析了ＺＣｕＡｌ１０Ｆｅ３合金容易产生铸造缺陷的原因和提高铸件质量的有效途径。

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。

不同铸造方法对船用螺旋桨毂成型质量的影响

采用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铝青铜合金为结构材料,研究3种不同铸造方法对船用桨毂组织性能的影响。结果表明,重力铸造桨毂窗口下方有大量氧化夹渣存在;低压铸造容易获得组织致密、性能优良的桨毂,但工序较多;离心铸造可获得较为致密的桨毂断面组织,二次氧化夹渣状况较重力铸造得到明显改善,但离心转速超过150r/min时,容易产生缩孔和缩松。

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%。