CuMn12Ni 以 “12% 錳 + 2% 鎳” 的復(fù)合配方,在銅合金中構(gòu)建高強(qiáng)度與耐蝕性體系,成分范圍:銅 85.0%-87.0%,錳 11.0%-13.0%,鎳 1.5%-2.5%,鐵≤0.5%。這種高合金含量設(shè)計使抗拉強(qiáng)度達(dá) 650-700MPa,同時具備優(yōu)異的海水耐蝕性,成為海洋工程的關(guān)鍵材料。
12% 的錳形成 γ 相固溶體,經(jīng)加工硬化后強(qiáng)度顯著提升,2% 的鎳則細(xì)化晶粒并促進(jìn)鈍化膜形成,在 3.5% NaCl 溶液中,年腐蝕速率僅 0.015mm,比普通黃銅降低 70%。某海洋平臺的 CuMn12Ni 緊固螺栓,直徑 20mm,在潮間帶環(huán)境中使用 5 年,銹蝕深度僅 0.03mm,預(yù)緊力保持率 85%。
力學(xué)性能全面優(yōu)異,屈服強(qiáng)度 500-550MPa,延伸率 15%-20%,布氏硬度 180-200HB,能承受劇烈沖擊載荷。某船舶推進(jìn)器的 CuMn12Ni 傳動軸,在 1000r/min 轉(zhuǎn)速下,承受 5000N?m 扭矩?zé)o塑性變形,運(yùn)行 1000 小時后,軸頸圓度誤差≤0.01mm。
耐磨性能適合摩擦部件,滑動摩擦系數(shù) 0.18,某海水泵的 CuMn12Ni 葉輪,在含沙海水中運(yùn)行 3000 小時,葉片磨損量 0.1mm,流量衰減僅 3%。其焊接性能通過特殊工藝保障,采用鎳基焊絲焊接后,焊縫強(qiáng)度達(dá)母材的 80%,某海底管道的焊接接頭,水壓試驗(yàn) 20MPa 無泄漏。
制備工藝需控制相結(jié)構(gòu),熔煉溫度 1150℃,錳以電解錳形式加入,鎳以純鎳板加入,攪拌 30 分鐘確保均勻。鑄造采用金屬型,冷卻速度 100℃/s,獲得細(xì)晶組織(晶粒尺寸 30-50μm)。熱軋變形量 60% 后,經(jīng) 500℃退火 2 小時,消除應(yīng)力并穩(wěn)定性能。
應(yīng)用集中在海洋領(lǐng)域:船舶的螺旋槳軸、尾軸套筒;海洋風(fēng)電的水下連接件;海水淡化設(shè)備的高壓泵部件;港口機(jī)械的齒輪、軸承,耐海水腐蝕壽命達(dá) 10 年。
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