Преглед истраживања и примене легура бакра и никла, укључујући истраживање о класификацији, својствима и примени и захтевима перформанси легура бакра и никла
Апстракт: Брзи развој поморске индустрије поставио је све веће захтеве за материјале за примену у поморском инжењерству, укључујући бели бакар, који се широко користи у бродовима, неким електранама и десалинизацији морске воде. Пошто је подложан дуготрајној ерозији и корозији морске воде, ако отпорност на корозију не испуњава услове употребе, доћи ће до квара корозије, што ће резултирати огромним губицима. Због тога је бели бакар привукао све већу пажњу због своје добре отпорности на корозију у морској води (нарочито добрих перформанси корозије ерозије) и отпорности на замор од корозије, одличних перформанси хладне и вруће обраде и високе чврстоће затезања, чврстоће течења и других својстава.
Кључне речи: бели бакар; композиција; отпорност на корозију; апликација
ЦТЛ класификациони број: ТГ146.15 Шифра документа: А
Са развојем поморске индустрије, избор материјала за системе за хлађење морском водом је еволуирао од раног ТУП бакра, алуминијумског месинга и нерђајућег челика до садашње легуре бакра и никла са бољом отпорношћу на корозију морске воде. Бели бакар користи никл као главни елемент и садржи малу количину Фе, Мн и других елемената за формирање континуалног једнофазног чврстог раствора, дајући му добру дуктилност, отпорност на удар и термичку стабилност. Истовремено, бесконачни чврсти раствор бакра и никла спречава фазну трансформацију током касније топле и хладне обраде, тако да има мали утицај на механичка својства и отпорност легуре на корозију. Овај чланак представља различите легуре белог бакра и њихову примену и сумира напредак истраживања легура бакра и никла. Слика 1 приказује систем платформе на мору, а слика 2 приказује захтеве за перформансама материјала.
1. Класификација легура бакра и никла
Табела 1 показује квалитет и елементарни састав легуре бакроникла. Купроникл се може поделити на манган купроникл, гвожђе купроникл, обични купроникл, алуминијум купроникл и цинк купроникл. Због различитог садржаја Ни елемента, његова својства су различита, а различите су и прилике примене. различит. Због своје незаменљиве отпорности на корозију и многих својстава супериорних у односу на традиционалне легуре, има велики потенцијал примене.
2. Особине и примена легура бакра и никла
Обичан бели бакар је генерално структурна легура бакра и никла. Поред високе отпорности на корозију, има и добра свеобухватна механичка својства на високим и ниским температурама, односно добру пластичност и жилавост. Обично се користи као шипке или траке. Истовремено, додавањем неких легура у траговима као што су Фе, Мн, Зн и Ал на бази обичног белог бакра могу се постићи посебни захтеви за перформансе у практичним применама и боље задовољити индустријске потребе. Најшире коришћени бакар гвожђе-никл је БФе10-1-1 (Ц70600) и
имаге.пнг
БФе30-1-1 (Ц71500), када је масени удео Ни између 30% и 10%, легура има шири опсег пасивације и најбољу отпорност на корозију. Легура такође има супер јаку отпорност на ерозију и корозију морске воде и назива се „легура за поморство“. Главне примене бакра и легура бакра у области бродоградње приказане су у табели 2.
БФе10-1-1 и БФе{1}} легуре имају предности добре отпорности на ерозију и корозију морске воде, висок коефицијент преноса топлоте, одлична механичка својства/заваривање, инхибицију приањања морских микроба итд., и широко се користе у бродским главним и помоћним моторима. Цеви за воду за хлађење, цевоводи за заштиту од пожара на платформама за производњу нафте на мору, измењивачи топлоте у електранама, кондензатори у обалним нуклеарним електранама и грејачи слане воде у вишестепеним уређајима за брзо испаравање за десалинизацију морске воде [2-4]. Истовремено, легура БФе30-1-1 има већу чврстоћу и такође се користи у конструкцијским деловима високе чврстоће као што су осовине, причвршћивачи, стабла вентила и прирубнице неких бродских уређаја. Легура БФе30-2-2, која је отпорна на корозију морске воде и отпорност на корозију песка, развијена је за решавање проблема високог садржаја песка у морској води у Источном кинеском мору [5]. БФе10-1-1
имаге.пнг
Механичке особине цеви од легуре БФе{{0}} у тврдом стању треба да задовоље: затезна чврстоћа већа или једнака 370МПа, граница течења већа или једнака 150МПа, издужење веће или једнако 18%, Викерсова тврдоћа већа или једнака 85; Отпорност на корозију: количина корозије (50 степени, 3,5% НаЦл морске воде) Мања или једнака 0,025 мм/а, није дозвољена корозија удубљења. Манган бели бакар (легура БМн3-12) има умерен коефицијент отпора, мали температурни коефицијент отпора и релативно је стабилан. Због својих добрих електричних својстава, легура БМн{11}} се може користити за израду стандардних отпорника и отпорних компоненти других прецизних инструмената. Са развојем времена, захтеви за прецизношћу инструмената су све већи, па се истраживања ове легуре не могу зауставити на промени састава и садржаја легуре [6]. Кроз жарење, квар хоризонталне екструзије и процесе извлачења, легура БМн3-12 има посебне кохерентне двоструке границе, које могу побољшати чврстоћу материјала без утицаја на проводљивост материјала. БМн40-1.5 легура је електрична легура бакра и никла која је коришћена раније од легуре БМн{17}}. Због свог мањег температурног коефицијента отпорности, има бољу отпорност на топлоту и може се користити у ширем температурном опсегу. У поређењу са легуром БМн3-12, легура БМн40-1.5 има већи термоелектрични потенцијал у односу на бакар, тако да је погодна за прецизне отпорнике, клизне отпорнике, стартне и регулационе трансформаторе и мераче отпорности за наизменичну струју [8 ]. Алуминијум-никл бакар има и високу чврстоћу и добру пластичност и жилавост. Међу њима, легура БАл13-3 се често користи за прављење делова веће чврстоће отпорних на корозију, а легура БАл16-1.5 се користи за прављење равних опруга за важне намене. Дуго времена, да би се побољшале перформансе алуминијум-никл бакра, мала количина елемената у траговима се често додаје како би се створила ојачана матрица алуминијум-никл бакра, која има добру проводљивост уз одржавање високе чврстоће како би задовољила практичне захтеве примене. . Пошто алуминијум-никл бакар има високу чврстоћу, високу електричну проводљивост и добру отпорност на хабање, може се користити као потенцијални материјал за оловне оквире и делове отпорне на хабање [9-11].
Цинк купроникл (легура БЗн18-18БЗн15-20) се такође назива „немачко сребро“ [12]. Пошто цинк-никл бакар има предности добре затезне чврстоће, отпорности на замор и отпорности на корозију, углавном се користи као шкољке компоненти или кристала, медицинске опреме, грађевинских материјала и шкољки дувачких инструмената [13].
3. Захтеви за перформансе легуре бакра и никла
Са брзим развојем индустрије поморске бродоградње у мојој земљи, индустрије нафте и гаса на мору, морског рударства, индустрије поморске енергије и десалинизације морске воде, захтеви за материјалима постају све већи и већи [16]. Међу њима се најчешће користе цеви од легуре бакра и никла. Кондензаторске цеви од легуре бакра за бродове већ дуго раде у условима високе температуре, високог притиска и високо корозивног расхладног медија - морске воде. Због тога више није довољно да хемијски састав, механичка својства и отпорност производа на корозију у морској води испуњавају захтеве. Такође се морају поставити строги захтеви за тачност геометријских димензија, перформансе процеса, унутрашњу организацију и друге индикаторе. Истовремено, цеви од легуре бакра и никла такође морају имати добру отпорност на корозију. , висок коефицијент преноса топлоте, велики пречник, висока прецизност, одлична технологија механичког заваривања и добра способност инхибирања адхезије морских микроорганизама [17] и друге карактеристике. Тренутно, због проблема са опремом за обраду у Кини, легуре бакарних цеви великог пречника још увек нису у могућности да се масовно производе и углавном се ослањају на инострани увоз. Стога, тешкоће у производњи бакарних цеви великог пречника и даље треба превазићи.
4. Напредак истраживања легура бакра и никла
4.1 Механизам корозије легуре бакра и никла
Слика 4 приказује различите процесе реакције корозије бакроникла у оксигенованој морској води. АБ линија на слици је процес катодне реакције бакроникла у морској води, који се може изразити као:
1/2[О2]+[Х2О]+2е−=2[ОХ−] (1)
ЦД линија на слици 4 је процес анодне реакције белог бакра без пасивизације у морској води. Може се изразити као:
Цу=Цу++е−(2)
Т1, Т2, Т3 на слици 4
Крива је процес анодне реакције пасивизације белог бакра у морској води. ЕФ линија је процес реакције еволуције водоника белог бакра услед недостатка кисеоника, тако да се током овог процеса не формирају ни пасивни ни производи корозије.
Цу(орЦу2О)=Цу2++2е−(3)
имаге.пнг
2[Цу2+]+3[ОХ−]+[Цл−]=Цу2(ОХ)3Цл (4)
4.2 Истраживање отпорности на корозију легуре бакра и никла
Да би се испунили захтеви за перформансе материјала за поморску индустрију, урађено је много истраживања како би се побољшала отпорност на корозију легура бакра и никла. Денг Цхупинг[19] је открио да су затезна чврстоћа и издужење белог бакра доданог са ретким земним Це побољшани, а структура зрна је гушћа. Штавише, додавање ретке земље Це би могло побољшати типичну деникл корозију легуре у медијима који садрже сумпор. тенденција. Јианг ет ал. [20] проучавали су ефекте различитих садржаја Фе на структуру и својства легуре Б10 и открили да како се садржај Фе повећава, отпорност на корозију показује тренд прво повећања, а затим опадања, али нису даље истраживали механизам отпорности на корозију. . Истраживања. Пекиншки истраживачки институт за обојене метале
Зханг Јианинг [21] је пронашао најбољи однос легуре за побољшање отпорности Б10 на корозију контролисањем односа Фе/Мн. Студија је открила да када је Фе/Мн=3:2, отпорност легуре на корозију је најбоља. Ма ет ал. [22] Кинеске академије наука је открио да употреба чврстог раствора + деформација хладног ваљања + процес рекристализационог жарења може повећати број граница зрна и близаначких граница, чиме се добија легура са бољом отпорношћу на корозију.
5. Закључак
Овај чланак углавном узима легуру бакра и никла као полазну тачку, објашњава хемијски састав и сценарије примене различитих легура бакра и никла, представља водеће фабрике за производњу бакарних кондензаторских цеви у земљи и иностранству, као и перформансе цеви од легуре бакра и никла за цевоводе домаћег поморског система. потражња и будући трендови у развоју легура бакра-никл. Сумиран је главни напредак истраживања легура бакра и никла. Тренутно је главни напредак од додавања у траговима ретких земних елемената до додавања различитих садржаја.
Фе елемент, мењајући однос елемената матричне легуре и инжењеринг граница зрна ради побољшања отпорности на корозију легура бакра и никла.
