CuMn12NiAl 在 CuMn12Ni 基礎(chǔ)上添加 1% 鋁,形成 “錳 - 鎳 - 鋁” 三重強(qiáng)化體系,成分范圍:銅 84.0%-86.0%,錳 11.0%-13.0%,鎳 1.5%-2.5%,鋁 0.8%-1.2%。鋁的加入使抗拉強(qiáng)度突破 750MPa,同時(shí)保持良好的耐蝕性,成為重載海洋設(shè)備的核心材料。
1% 的鋁與錳、鎳形成金屬間化合物(如 AlMnNi),硬度 HV300,均勻分布在基體中,使強(qiáng)度比 CuMn12Ni 提升 15%,屈服強(qiáng)度達(dá) 600MPa。某深海探測(cè)器的 CuMn12NiAl 耐壓殼體,厚度 50mm,在 7000 米水深(70MPa 壓力)下,變形量≤0.1%,無(wú)滲漏風(fēng)險(xiǎn)。
耐蝕性在惡劣環(huán)境中表現(xiàn)卓越,在含硫天然氣環(huán)境中,年腐蝕速率 0.01mm,某油氣開采平臺(tái)的閥門部件,使用 3 年無(wú)點(diǎn)蝕,密封性能穩(wěn)定。其抗疲勞性能突出,10?次循環(huán)應(yīng)力下,疲勞強(qiáng)度達(dá) 350MPa,某海浪發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)齒輪,運(yùn)行 5 年無(wú)疲勞裂紋。
加工性能適配重型制造,熱鍛溫度 900℃,變形量 50% 后仍無(wú)裂紋,某大型齒輪的齒坯經(jīng)鍛造后,表面粗糙度 Ra12.5μm,無(wú)需粗加工即可進(jìn)行齒形加工。切削需用硬質(zhì)合金刀具,進(jìn)給速度 80m/min,可獲得 Ra3.2μm 表面。
制備工藝注重鋁的均勻分布,熔煉時(shí)鋁以純鋁塊形式加入(溫度 1180℃),攪拌 25 分鐘避免偏析。鑄造采用砂型與金屬型復(fù)合工藝,大型件用砂型(尺寸精度 ±1mm),關(guān)鍵部位用金屬型。850℃固溶處理后水淬,再經(jīng) 450℃時(shí)效 3 小時(shí),使強(qiáng)化相充分析出。
應(yīng)用集中在極端重載場(chǎng)景:深海裝備的結(jié)構(gòu)件、軸承;海洋工程的巨型螺栓(直徑≥100mm);重型船舶的主機(jī)曲軸;油氣開采的高壓閥門,使用壽命達(dá) 15 年以上。
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