CuAl9Mn2 以 “9% 鋁 + 2% 錳” 的成分設(shè)計(jì),在鋁青銅中構(gòu)建耐海水腐蝕特性,成分范圍:銅 86.0%-88.0%,鋁 8.0%-10.0%,錳 1.5%-2.5%,鐵≤1.0%。錳的加入使合金在海水、鹽水等惡劣環(huán)境中耐蝕性提升 50%,成為海洋工程的核心材料。
2% 的錳是耐蝕性的核心保障。它能促進(jìn)合金表面形成致密的 Al?O?-MnO 復(fù)合氧化膜,在 3.5% NaCl 溶液中年腐蝕速率僅 0.008mm,是 CuAl8 的 1/2。某海洋平臺(tái)的 CuAl9Mn2 海水管道浸泡在潮間帶 5 年,外壁腐蝕量僅 0.05mm,遠(yuǎn)低于普通鋁青銅的 0.3mm。
9% 的鋁確保基礎(chǔ)強(qiáng)度,抗拉強(qiáng)度 600-650MPa,延伸率 15%-18%,能通過熱鍛制成復(fù)雜形狀的 marine 部件。某船舶的 CuAl9Mn2 螺旋槳葉片經(jīng)精密鍛造后,葉型精度達(dá) ±0.5mm,在 15 節(jié)航速下推進(jìn)效率比鑄鐵螺旋槳提高 8%。
錳還提升了合金的抗沖刷腐蝕能力,在流速 3m/s 的海水中,沖刷腐蝕速率 0.02mm / 年。某海水冷卻泵的 CuAl9Mn2 葉輪在含沙量 0.5% 的海水中運(yùn)行 3000 小時(shí),葉片磨損量 0.1mm,流量衰減僅 3%。其焊接性能適合海洋工程,采用氬弧焊后焊縫耐蝕性與母材一致。
制備工藝注重耐蝕性調(diào)控,熔煉采用真空感應(yīng)爐(真空度 10?3Pa),減少氣體含量(氧≤0.005%),避免氣孔導(dǎo)致的局部腐蝕。鑄造采用離心鑄造,管材內(nèi)壁粗糙度 Ra3.2μm,減少海水流動(dòng)阻力。750℃退火處理 2 小時(shí),消除鑄造應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸(熱膨脹系數(shù) 18×10??/℃)。
應(yīng)用集中在海洋領(lǐng)域:船舶的海水吸入閥耐海水腐蝕,啟閉靈活達(dá) 10 萬次;海水淡化設(shè)備的預(yù)處理管道耐高氯腐蝕,維護(hù)周期延長至 4 年;海洋風(fēng)電的水下基礎(chǔ)連接件在潮汐區(qū)耐蝕,螺栓預(yù)緊力衰減≤5%/ 年。
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