CuNi23Mn 是一種以鎳和錳為主要合金元素的高強(qiáng)度白銅,成分范圍為銅 68%-70%、鎳 22%-24%、錳 6%-8%,鐵≤1.0%。通過三元合金化作用,其抗拉強(qiáng)度突破 700MPa,同時(shí)具備優(yōu)異的耐蝕性,成為海洋工程中承受重載的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。
23% 鎳與 7% 錳的協(xié)同強(qiáng)化是其性能核心,鎳在合金表面形成穩(wěn)定的鈍化膜,錳則細(xì)化晶粒至 20-30μm,顯著提升耐蝕性和強(qiáng)度。在 3.5% NaCl 溶液中,年腐蝕速率僅 0.007mm,比普通白銅降低 60%。某遠(yuǎn)洋船舶的 CuNi23Mn 螺旋槳軸,直徑 150mm,在海水中運(yùn)行 10 年,腐蝕量僅 0.1mm,疲勞強(qiáng)度保持率達(dá) 90%,遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)材料。
力學(xué)性能全面領(lǐng)先,屈服強(qiáng)度 550-600MPa,延伸率 18%-22%,布氏硬度 200-220HB,能承受劇烈沖擊載荷。某海底電纜的 CuNi23Mn 鎧裝層,在 7000 米水深(70MPa 壓力)下,變形量≤0.05%,確保電纜結(jié)構(gòu)完整。其耐磨性能適合摩擦部件,滑動(dòng)摩擦系數(shù) 0.16,某海水泵的 CuNi23Mn 葉輪,磨損速率僅 0.003mm/h,使用壽命是黃銅葉輪的 5 倍。
加工性能適配重型制造工藝,熱鍛溫度 900℃,單道次變形量可達(dá) 55% 且無裂紋,某海洋平臺(tái)的 CuNi23Mn 法蘭,經(jīng)鍛造后尺寸精度達(dá) IT9 級,密封面平面度≤0.05mm/m,確保高壓密封性能。焊接采用鎳基焊絲,焊后經(jīng) 900℃固溶處理,接頭強(qiáng)度達(dá)母材的 85%,滿足大型結(jié)構(gòu)的連接需求。
制備工藝需嚴(yán)格控制錳含量,采用真空感應(yīng)爐熔煉(真空度 10?3Pa),錳以電解錳形式加入,攪拌 30 分鐘確保成分均勻。鑄造采用金屬型,冷卻速度 120℃/s,獲得細(xì)晶組織。熱軋變形量 70% 后,經(jīng) 550℃退火 2 小時(shí),消除加工應(yīng)力并穩(wěn)定性能,確保批量產(chǎn)品性能一致性。
應(yīng)用集中在海洋重型裝備:船舶的推進(jìn)軸系、螺旋槳,耐海水腐蝕且強(qiáng)度高;海洋風(fēng)電的水下樁基連接件,抗波浪沖擊疲勞;深海探測器的耐壓殼體,承受極端水壓;港口機(jī)械的齒輪與軸承,使用壽命達(dá) 15 年以上。
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