新型Cu-Ni-Al合金在人工海水中耐蝕性能研究.pdf

1、隨著我國“一帶一路”、“科技興海”等重大戰(zhàn)略工程的實(shí)施，對耐蝕銅合金的需求日益迫切。以海洋工程用耐蝕銅合金為例，年需求量約40萬噸，年產(chǎn)值約350億元。同時(shí)，復(fù)雜多變的海洋條件使得耐蝕銅合金的服役條件日益苛刻，關(guān)鍵部件的安全可靠性越來越高，對合金的耐蝕性能提出了更高要求。然而，目前研究和應(yīng)用較多的傳統(tǒng)黃銅、B10、B30等耐蝕銅合金無法滿足高端領(lǐng)域使用要求。因此，在傳統(tǒng)Cu-Ni系耐蝕銅合金的基礎(chǔ)上，開展苛刻服役條件下新型高耐蝕銅合金的

2、設(shè)計(jì)開發(fā)以及耐蝕機(jī)理研究，對于我國海洋工程用耐蝕銅合金的基礎(chǔ)理論研究和工程化應(yīng)用具有重要意義。
　　本文針對上述問題，在傳統(tǒng)Cu-Ni系耐蝕銅合金的基礎(chǔ)上，通過添加Al、Fe、Mn、RE等微合金化元素，制備了新型Cu-Ni-Al耐蝕銅合金；通過靜態(tài)人工海水全浸試驗(yàn)，研究了海水浸泡時(shí)間對合金腐蝕速率和腐蝕形貌的影響規(guī)律，揭示了稀土添加量與耐蝕性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；通過電化學(xué)測試手段，研究了海水浸泡時(shí)間與合金電化學(xué)阻抗譜等電化學(xué)性能的內(nèi)在聯(lián)

3、系，探索了稀土添加量對合金電化學(xué)行為的影響規(guī)律；通過海水沖刷試驗(yàn)，研究了沖刷速度和時(shí)間對合金腐蝕速率和腐蝕形貌的影響規(guī)律，揭示了稀土對合金沖刷腐蝕行為的作用機(jī)制。研究結(jié)論如下：
　　1.浸泡條件下，Cu-Ni-Al合金和添加0.014％RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金的腐蝕速率變化規(guī)律均為：初期腐蝕速率較大，隨浸泡時(shí)間延長，合金表面鈍化膜開始形成并逐漸完善，合金腐蝕速率降低并趨于平穩(wěn)；在浸泡條件下，隨著稀土的添加，合金

4、耐腐蝕性能提高，腐蝕速率降低，168 h時(shí)添加0.014%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金腐蝕速率分別比Cu-Ni-Al合金降低26%和29%，添加0.035%RE的Cu-Ni-Al合金耐腐蝕性最好。
　　2.浸泡條件下，Cu-Ni-Al合金和添加0.014%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金的電化學(xué)行為變化規(guī)律相同，在浸泡初期，12 h時(shí)電化學(xué)阻抗譜中開始出現(xiàn)容抗弧，此時(shí)合金表面已經(jīng)開始形成鈍化膜，隨浸泡時(shí)

5、間延長，容抗弧半徑增大，三種合金均在168 h時(shí)達(dá)到穩(wěn)定，合金表面鈍化膜處于溶解與生成的動(dòng)態(tài)平衡之中；在浸泡條件下，隨著稀土的添加，合金自腐蝕電位提高，腐蝕電流密度降低，添加0.035%RE的Cu-Ni-Al合金自腐蝕電流密度最低為2.179×10-6 A?cm-2，比Cu-Ni-Al合金和添加0.014%RE的Cu-Ni-Al合金分別降低24.2%和24.1%。
　　3.在流動(dòng)海水中，相同流速下Cu-Ni-Al合金和添加0.01

6、4%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金的腐蝕速率變化規(guī)律均為：初期腐蝕速率較高，隨沖刷時(shí)間延長，合金腐蝕速率降低并趨于穩(wěn)定，合金表面鈍化膜隨時(shí)間延長逐漸完善，性能提高；不同流速下Cu-Ni-Al合金和添加0.014%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金的腐蝕速率變化規(guī)律有所差異，1.5 m/s條件下初期12 h到24 h時(shí)合金腐蝕速率降低較快，合金表面鈍化膜形成后較為穩(wěn)定不易受到破壞；24 h到96 h期間隨著流速增大

7、，合金腐蝕速率升高，合金表面鈍化膜易受到海水沖擊作用而破壞；96 h后合金腐蝕速率趨于穩(wěn)定，合金表面鈍化膜已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
　　4.在流動(dòng)海水中，隨著稀土添加，合金耐腐蝕性能提高，在1.5 m/s和3.0 m/s流速下，合金腐蝕速率相差不大，但添加稀土的合金鈍化膜性能較好，合金腐蝕速率降低較快；在5.0 m/s流速下合金初期腐蝕速率差異較小，隨時(shí)間延長，添加稀土的合金腐蝕速率較低，合金鈍化膜性能更優(yōu)，耐蝕性能提高，添加0.035