CuZn40Ni 是一種含鎳的高鋅黃銅,成分組成為銅 56%-58%、鋅 38%-40%、鎳 2%-3%,雜質(zhì)總含量≤0.5%。40% 的鋅形成 β 相基體,2%-3% 的鎳通過固溶強(qiáng)化和改善氧化膜結(jié)構(gòu),使合金兼具 620-660MPa 的抗拉強(qiáng)度和優(yōu)異的耐蝕性,特別適合在腐蝕環(huán)境中承受重載的部件。
鎳元素的耐蝕強(qiáng)化機(jī)制是其核心優(yōu)勢(shì),鎳與銅協(xié)同作用,在合金表面形成致密的 Cu-Ni-Zn 復(fù)合氧化膜,該氧化膜的自修復(fù)能力強(qiáng),在鹽霧環(huán)境中暴露 5000 小時(shí),銹蝕面積僅 5%,遠(yuǎn)低于普通高鋅黃銅的 30%。某沿海地區(qū)的電纜支架采用該合金后,經(jīng)過 6 年戶外使用,結(jié)構(gòu)完整性良好,未出現(xiàn)因腐蝕導(dǎo)致的強(qiáng)度衰減。鎳的固溶強(qiáng)化還使合金的高溫穩(wěn)定性提升,800℃時(shí)抗拉強(qiáng)度仍保持 400MPa,某蒸汽管道的法蘭在 700℃工況下運(yùn)行 3 年,密封面變形量?jī)H 0.03mm。
力學(xué)性能適配嚴(yán)苛工況,屈服強(qiáng)度 370-400MPa,延伸率 15%-18%,布氏硬度 190-210HB。某海洋平臺(tái)的系泊連接件在 150kN 的拉力載荷下,變形量≤0.1mm,安全系數(shù)達(dá) 5 倍。低溫韌性同樣出色,-40℃時(shí)沖擊韌性為 75J/cm2,某冷藏設(shè)備的傳動(dòng)齒輪在低溫環(huán)境中頻繁啟停,未出現(xiàn)脆性斷裂。
加工性能適合大型構(gòu)件成型,熱擠壓溫度控制在 820℃時(shí),可生產(chǎn) φ100mm 的棒材,直線度誤差≤0.5mm/m,某水輪機(jī)的導(dǎo)葉軸經(jīng)擠壓后,配合精度達(dá) H7 級(jí)。焊接采用銅鎳焊絲,焊后經(jīng) 550℃退火 1 小時(shí),接頭強(qiáng)度可達(dá)母材的 85%,某海水管道焊接后在 10MPa 水壓下無泄漏。
制備工藝采用真空熔煉(真空度 10??Pa),鎳以純鎳板形式加入 1060℃的銅液中,攪拌 35 分鐘確保均勻分布。連鑄坯經(jīng) 1100℃均勻化處理 2 小時(shí),消除成分偏析。熱軋后的合金經(jīng) 480℃退火 2 小時(shí),穩(wěn)定組織并消除內(nèi)應(yīng)力。
應(yīng)用領(lǐng)域包括海洋平臺(tái)系泊件、蒸汽管道法蘭、沿海電纜支架等,在腐蝕與重載并存的環(huán)境中表現(xiàn)卓越。
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