為獲得耐蝕性和高溫力學性能均較好的電器元件用改性銅鎳合金,采用分段球磨與合金化集合的方法,進行電器元件用Cu89.3Ni5Sn5Sr0.5Y0.2改性合金制備,并進行了光學顯微鏡、掃描電鏡和能譜分析以及力學性能、耐腐蝕性能的測試與分析。結果表明,采用集合分段球磨技術與合金化技術,可以制備出力學性能和耐腐蝕性能得到明顯改善的電器元件用Cu89.3Ni5Sn5Sr0.5Y0.2合金。與現(xiàn)有Cu90Ni5Sn5合金相比,Cu89.3Ni5Sn5Sr0.5Y0.2合金的力學性能(尤其是高溫力學性能)和耐腐蝕性能得到了顯著提高,20℃、100℃、200℃和400℃抗拉強度分別增加87MPa、144 MPa、211 MPa、259 MPa;腐蝕電位正移438mV。
利用無針攪拌頭,對C71000銅鎳合金和Q235低碳鋼進行了攪拌摩擦搭接焊。借助拉剪試驗、SEM和EDS,研究了搭接面低碳鋼側鍍鎳層厚度對接頭拉剪強度的影響機制。研究表明:鍍鎳層可阻止Fe元素在焊接過程中發(fā)生氧化,減少焊縫接合面上的微孔隙。焊接過程中的高溫以及高壓作用,使Fe和Cu原子擴散到鍍鎳層中,實現(xiàn)兩板料間無縫接合。增大接合面的低碳鋼側鍍鎳層厚度,有利于提高焊縫的拉剪強度,當銅鎳合金側和低碳鋼側鍍鎳層厚度分別達5μm和20μm時,接頭拉剪強度zui大,約為295 MPa,為無鍍層接頭拉剪強度的2.76倍,接近銅鎳合金母材的剪斷強度。
根據真空冶金原理,以分離含砷銻復雜銅鎳合金中的元素砷和銻為目的,采用真空蒸餾法研究含砷銻復雜銅鎳合金在真空(10~30 Pa)的條件下蒸餾過程中As,Sb的蒸發(fā)規(guī)律,考察蒸餾溫度、恒溫時間、多元合金中其他組元對As,Sb蒸發(fā)的影響。實驗結果表明:隨著蒸餾溫度及恒溫時間的延長,As,Sb的蒸發(fā)量和揮發(fā)率均增大。X射線衍射分析表明:當蒸餾溫度低于1473 K時,殘留物中的As與Cu形成的化合物Cu3As及Cus2,阻礙了As的*揮發(fā);當蒸餾溫度高于1473 K時,殘留物中的As與Cu形成的化合物Cu3As及Cus2發(fā)生分解,使得As元素揮發(fā)得更為*;蒸餾溫度從1573升至1673 K的過程Sb與Cu,Ni形成的化合物部分分解,Sb的揮發(fā)率明顯增大。
銅是常用的工程材料之一,在現(xiàn)代工業(yè)中因其良好的導電、導熱、化學穩(wěn)定性而應用在眾多領域中。但是在海洋領域中海水中的氯離子使得這種廣泛應用抗蝕效果不錯的金屬受到強烈的腐蝕,銅金屬在海洋工程中受到很大的限制,很難被進一步的應用。銅鎳合金具有很多優(yōu)異的性質尤其是良好的抗蝕性能在海洋工程領域占據重要地位,因為銅鎳合金制備設備要求嚴格,操作環(huán)境復雜,也未能發(fā)揮出應有的作用。電沉積是zui近比較新穎的方法,電沉積設備簡單,操作容易,且能夠實現(xiàn)合金的組分控制。如果能夠通過電沉積方法在純銅表面制備納米結構的銅鎳合金膜層,那么就能zui大限度的的提高純銅的應用,改善純銅的性能,又能節(jié)約成本,使其在海洋領域中得到更多的應用。本文就這一原理通過電沉積法在純銅表面制備了不同組分的銅鎳合金膜層,以期獲得表面具有合金層的純銅材料。同時通過熱處理改善膜層的質量提高膜層的抗蝕性能,同時調節(jié)參數以期獲得熱處理參數。本文首先對主要兩種絡合劑的絡合能力進行了探討,在循環(huán)伏安測試(CV)下預測銅鎳合金的沉積電位及沉積電流。在不同的沉積電流密度下的X射線衍射(XRD)測試可知成功的制備出不同比例的銅鎳合金。通過掃描電鏡(SEM)分析純銅表面的銅鎳合金顆粒為納米級別,緊密堆積,沉積電流密度較大(25mA/cm2)的時候表面隱約可見一些孔洞存在。在3.5wt%的模擬海水中電化學測試得到制備的銅鎳合金顯示了較裸銅優(yōu)異的抗蝕性能及抗電子轉移的能力,能譜(EDS)測試得到了不同沉積電流下的銅鎳組分,并且可知鎳的含量為30%左右沉積電流密度為15mA/cm2綜合性能。通過氮氣氛圍下對制備的銅鎳合金進行了后期熱處理,300度熱處理掃描電鏡顯示顆粒發(fā)生團聚,小顆粒凝聚成大顆粒,不同的團簇體之間夾雜著未團聚的小顆粒。不同熱處理溫度的電化學測試表征得到100度以下時性能較制備的銅鎳合金的抗蝕性能提高,當熱處理溫度為200度時,抗蝕效果與制備的銅鎳合金膜層齊平,但是熱處理溫度繼續(xù)增加的話,抗蝕性能下降明顯,甚至低于裸銅。通過循環(huán)伏安多次掃描可知影響性能下降的主要原因是熱處理之后膜層的穩(wěn)定性降低。zui后探索了不同手段處理的銅鎳合金在高溫下的模擬海水中的腐蝕情況,未熱處理的銅鎳合金對溫度比較敏感,高溫下抗蝕性能下降明顯,當膜層經過適宜的熱處理之后膜層的高溫抗蝕性能較之前有一定的提高。該文章初步探索了銅鎳合金的制備條件及熱處理優(yōu)化方案工藝參數,且通過電化學測試表征其具有較裸銅優(yōu)良的抗蝕性能,如果將其進行進一步的探索優(yōu)化,會在海洋防腐蝕領域得到很大的應用。
我國鎳合金加工水平整體落后,國家急需的鎳合金板帶材大部分依賴國外進口且受到國外極大制約,在工藝技術、裝備水平、產品質量、生產規(guī)模等多方面差距明顯,大力發(fā)展我國的鎳基合金產品成為材料加工制造業(yè)的一項重要而緊迫的工作。就國內外鎳基合金材料制造加工技術(尤其是板帶軋制)發(fā)展現(xiàn)狀進行綜述分析,并對其應用進行梳理,以促進我國鎳基合金材料制造加工裝備水平的提高從而滿足日益廣泛的應用需求。
采用旋轉圓筒式刷腐蝕裝置通過多種電化學測試及失重測量研究了銅鎳合金B(yǎng)Fe3 0 1 1在不同流速人工海水中的腐蝕行為 ,同時應用SEM觀察了材料表面的刷腐蝕形貌。結果表明 ,在不同流速的人工海水中 ,BFe3 0 1 1腐蝕反應的線性極化常數不同 ,它隨流速的增大而增大 ;BFe3 0 1 1在人工海水中膜破裂的臨界流速為 3m/s左右。
