资源描述：
《船舶海水泵用材料_镍铝青铜性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、船舶海水泵用材料———镍铝青铜性能的研究林小东(福建交通职业技术学院,福建福州350007)摘要:本文介绍了海水泵用材料镍铝青铜的主要性能,并与普通铝青铜的性能进行了比较。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,提出了改进铸造镍铝青铜腐蚀性能及铸造工艺性能的几点建议。关键词:镍铝青铜海水泵腐蚀金相组织海水系统是船舶上常用的冷却系统,也是海水淡化装置主要的工作系统。早期的海水系统多采用碳钢、铸铁建造,这些材料的耐海水腐蚀性能差,要终年维修,缩短系统的工作时间,还常酿成重大事故1。近十年来,随着材料的
2、发展,海水系统开始采用好的耐磨损性能、焊接性能,且价格低廉。铸造镍铝青铜的价格远远低于铸造超级双相不锈钢或超级奥氏体不锈钢。因此从价格与腐蚀性能角度考虑,镍铝青铜完全能够满足海水管系的需要,且应用范围还在逐渐扩大。主要用在船用螺旋桨、大型泵用叶片、紧具有优良耐海水腐蚀和抗污损能力的有色金属制造。固件、海水管件、消防龙头、阀、海水淡化装置等。但这种海水系统虽然初始投入较多,但其维修次数少,寿命高,具有极高的可靠性,在船舶等行业得到了日益广泛的应用。镍铝青铜就是比较典型的一种,它具有优良的耐海水冲刷腐蚀性能。本文主要对海水泵用镍铝青铜
3、的腐蚀性能及铸造工艺等进行一些综合归纳。1、海水泵用材料镍铝青铜海水管系腐蚀主要发生在三个方面:一是材料在海水中的自然氧化腐蚀;二是材料本身原因引起的腐蚀,如晶间腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀等;三镍铝青铜有两个主要缺点,一是在污染海水中耐腐蚀性能下降,二是对选相腐蚀比较敏感2。目前我国海水泵泵体和叶轮材料主要采用ZCuSn3Zn8Pb6Ni1锡锌铅青铜和ZCu16Si4硅黄铜。这两种合金均具有较好的机械加工性能。ZCuSn3Zn8Pb6Ni1具有较好的流动性、收缩率小,适于制造厚薄不均匀或结构复杂的构件;ZCu16Si4也具
4、有良好的流动性,但收缩率较大,易产生热裂,常用于制造尺寸变化较小或结构简单的零件。ZCuSn3Zn8Pb6Ni1的铸造组织比较疏松,强度和是两种电位相差较大的金属连接时形成的电偶腐蚀、硬度较低,在高压下容易产生渗水现象,只适用制作焊接腐蚀等。海水系统中海水泵用材料一般使用铸造铝青铜。其合金、成分、牌号和性能如下(中国):标准名称:GB1176压力较低的铸件;ZCu16Si4的铸造组织细密,强度和硬度较高,适用制作压力不高于5MPa的铸件。ZCuSn3Zn8Pb6Ni1和ZCu16Si4在海水中均存在腐蚀现象,只是前者略好于后者,两
5、者的质量腐蚀速率分别为0.7～1.44g/m2d和1.63g/m2d,深度腐蚀率分别为0.03～0.07mm/a和0.24mm/a。21个月的海水浸蚀实验显示,ZCuSn3Zn8Pb6Ni1铸件表面腐蚀产物膜很薄但十分均匀,而ZCu16Si4铸件表面腐蚀产物膜较厚且不均匀,同时还存在有剥蚀现象3。镍铝青铜合金ZCuAL9Fe4Ni4Mn2是为制造舰船螺旋桨而专门研制的,有优良的耐海水腐蚀性能,但其自然腐蚀电位与管系材料B10管材之间有差异,铸态组织的致密性及铸造工艺性能不能完全满足海水泵的需要,其铸造工艺不够稳定,铸造产品合格率偏
6、低。2、合金成分对金相组织和腐蚀性能的影响牌号:ZCuAl9Fe4Ni4Mn2主要成分:Ni:4.0～5.0%Al:8.5～10.0%Fe:4.0～5.0%Mn:0.8～2.5%Cu:77.5～82.7%力学性能σ:b(MPa)≥630σ0.2(MPa)≥250δ5≥16%镍铝青铜具有优异的耐应力腐蚀开裂、耐腐蚀疲劳、耐空泡腐蚀、耐冲蚀和抗海生物污损等性能。镍铝青铜在耐海水腐蚀疲劳方面远远超过不锈钢和黄铜,比锰青铜还好;在耐冲蚀方面也远远高于黄铜,耐空泡腐蚀性能格外好。镍铝青铜耐海水均匀腐蚀、空泡腐蚀和腐蚀疲劳的性能与超级双相不锈
7、钢相当,在海水中不发生点蚀,不发生氯化物应力腐蚀开裂,其时,会生成第二相(β相),形成α+β双相合金。形成β相会使铝青铜的腐蚀性能下降,双相铝青铜的耐均匀腐蚀性能较单相铝青铜的略低,耐冲刷腐蚀性能则好于单相铝青铜4。值得注意的是,当α+β双相铝青铜从600℃以上开始冷却时,如果冷却速度太慢,在565℃时β相分解为α相和γ∥相的混合物。γ∥相的铝含量较β相的高,对腐蚀的敏感程度与黄铜中的β相十分相似。当γ∥相连接成网状结构后,合金对腐蚀的敏感性增加,耐腐蚀性能下降。在普通铝青铜中添加足够量的铁或镍,不仅可以抑制γ∥相的形成和结网,而
8、且能起到细化晶粒的作用。当铁含量达到2%时,可以防止在截面直径小于75mm的铸件内形成γ∥相网状结构5。英国使用的较高强度的镍铝青铜(AB2等)在冷却过程中会发生相变,即在750～950℃的温度范围内,转变为α+κ相。这些合金在凝固开始时全是β相,
