Adolygiad o ymchwil a chymhwysiad aloion copr-nicel, gan gynnwys ymchwil ar ddosbarthiad, priodweddau a chymwysiadau, a gofynion perfformiad aloion copr-nicel
Crynodeb: Mae datblygiad cyflym y diwydiant morol wedi gosod gofynion cynyddol ar ddeunyddiau cymhwyso peirianneg forol, gan gynnwys copr gwyn, a ddefnyddir yn helaeth mewn llongau, rhai gweithfeydd pŵer, a dihalwyno dŵr môr. Oherwydd ei fod yn destun erydiad a chorydiad dŵr môr hirdymor, os nad yw'r ymwrthedd cyrydiad yn bodloni'r gofynion defnydd, bydd methiant cyrydiad yn digwydd, gan arwain at golledion enfawr. Felly, mae copr gwyn wedi denu sylw cynyddol oherwydd ei wrthwynebiad cyrydiad dŵr môr da (yn enwedig perfformiad cyrydiad erydiad da) ac ymwrthedd blinder cyrydiad, perfformiad prosesu oer a phoeth rhagorol, a chryfder tynnol uchel, cryfder cynnyrch ac eiddo eraill.
Geiriau allweddol: copr gwyn; cyfansoddiad; ymwrthedd cyrydiad; cais
Rhif dosbarthiad CTL: TG146.15 Cod y ddogfen: A
Gyda datblygiad y diwydiant morol, mae dewis deunydd systemau oeri dŵr môr wedi esblygu o'r copr TUP cynnar, pres alwminiwm, a dur di-staen i'r aloi copr-nicel presennol gyda gwell ymwrthedd i gyrydiad dŵr môr. Mae copr gwyn yn defnyddio nicel fel y brif elfen ac mae'n cynnwys ychydig bach o Fe, Mn ac elfennau eraill i ffurfio datrysiad solet un cam parhaus, gan roi hydwythedd da, ymwrthedd effaith a sefydlogrwydd thermol iddo. Ar yr un pryd, mae'r datrysiad solet anfeidrol o gopr a nicel yn atal trawsnewid cyfnod yn ystod prosesu poeth ac oer yn ddiweddarach, felly nid yw'n cael fawr o effaith ar briodweddau mecanyddol a gwrthiant cyrydiad yr aloi. Mae'r erthygl hon yn cyflwyno gwahanol aloion copr gwyn a'u cymwysiadau, ac yn crynhoi cynnydd ymchwil aloion copr-nicel. Mae Ffigur 1 yn dangos y system platfform alltraeth, ac mae Ffigur 2 yn dangos y gofynion perfformiad deunydd.
1. Dosbarthiad aloion copr-nicel
Mae Tabl 1 yn dangos cyfansoddiad gradd ac elfennol aloi cupronickel. Gellir rhannu Cupronickel yn cupronickel manganîs, cupronickel haearn, cupronickel cyffredin, cupronickel alwminiwm a cupronickel sinc. Oherwydd cynnwys gwahanol elfen Ni, mae ei briodweddau yn wahanol, ac mae achlysuron y cais hefyd yn wahanol. gwahanol. Oherwydd ei wrthiant cyrydiad anadferadwy a llawer o eiddo sy'n well na aloion traddodiadol, mae ganddo botensial cymhwysiad gwych.
2. Priodweddau a chymwysiadau aloion copr-nicel
Yn gyffredinol, mae copr gwyn cyffredin yn aloi copr-nicel strwythurol. Yn ogystal â'i wrthwynebiad cyrydiad uchel, mae ganddo hefyd briodweddau mecanyddol cynhwysfawr da ar dymheredd uchel ac isel, hynny yw, plastigrwydd a chaledwch da. Fe'i defnyddir yn gyffredinol fel gwiail neu stribedi. Ar yr un pryd, gall ychwanegu rhai elfennau aloi hybrin megis Fe, Mn, Zn ac Al ar sail copr gwyn cyffredin gyflawni gofynion perfformiad arbennig mewn cymwysiadau ymarferol a diwallu anghenion diwydiannol yn well. Y copr haearn-nicel a ddefnyddir amlaf yw BFe10-1-1 (C70600) a
delwedd.png
BFe30-1-1 (C71500), pan fo ffracsiwn màs Ni rhwng 30% a 10%, mae gan yr aloi ystod goddefiad ehangach a'r ymwrthedd cyrydiad gorau. Mae gan yr aloi hefyd wrthwynebiad cryf iawn i erydiad dŵr môr a chorydiad, ac fe'i gelwir yn "aloi peirianneg forol". Dangosir prif gymwysiadau aloion copr a chopr ym maes peirianneg forol yn Nhabl 2.
Mae gan aloion BFe{0}} a BFe30-1-1 fanteision ymwrthedd da i erydiad a chorydiad dŵr y môr, cyfernod trosglwyddo gwres uchel, priodweddau mecanyddol/weldio rhagorol, ataliad adlyniad microbaidd morol, ac ati, ac fe'u defnyddir yn helaeth. mewn prif beiriannau llongau a pheiriannau ategol. Pibellau dŵr oeri, piblinellau amddiffyn rhag tân ar lwyfannau cynhyrchu olew ar y môr, cyfnewidwyr gwres mewn gweithfeydd pŵer, cyddwysyddion mewn gweithfeydd pŵer niwclear arfordirol, a gwresogyddion heli mewn dyfeisiau anweddu fflach aml-gam ar gyfer dihalwyno dŵr môr [2-4]. Ar yr un pryd, mae gan aloi BFe30-1-1 gryfder uwch ac fe'i defnyddir hefyd mewn rhannau strwythurol cryfder uchel megis siafftiau, caewyr, coesynnau falf a flanges rhai dyfeisiau morol. Datblygwyd yr aloi BFe30-2-2, sy'n gallu gwrthsefyll cyrydiad erydiad dŵr môr a gwrthsefyll cyrydiad tywod, i ddelio â phroblem cynnwys tywod uchel mewn dŵr môr ym Môr Dwyrain Tsieina [5]. BFe10-1-1
delwedd.png
Dylai priodweddau mecanyddol pibellau aloi BFe{{0}} yn y cyflwr caled fodloni: cryfder tynnol Mwy na neu'n hafal i 370MPa, cryfder cnwd Mwy na neu'n hafal i 150MPa, elongation Mwy na neu'n hafal i 18%, caledwch Vickers Yn fwy na neu'n hafal i 85; ymwrthedd cyrydiad: swm cyrydiad (50 gradd, 3.5% dŵr môr NaCl) Llai na neu'n hafal i 0.025mm/a, ni chaniateir cyrydiad tyllu. Mae gan gopr gwyn manganîs (aloi BMn3-12) gyfernod gwrthiant cymedrol, cyfernod tymheredd gwrthiant bach ac mae'n gymharol sefydlog. Oherwydd ei briodweddau trydanol da, gellir defnyddio aloi BMn i wneud gwrthyddion safonol a chydrannau gwrthiannol o offerynnau manwl eraill. Gyda datblygiad yr amseroedd, mae'r gofynion ar gyfer cywirdeb offerynnau yn mynd yn uwch ac yn uwch, felly ni all yr ymchwil ar yr aloi hwn roi'r gorau i newid cyfansoddiad a chynnwys yr aloi [6]. Trwy brosesau anelio, methiant allwthio llorweddol a lluniadu, mae gan aloi BMn3-12 ffiniau deublyg cydlynol arbennig, a all wella cryfder y deunydd heb effeithio ar ddargludedd y deunydd. Mae aloi BMn40-1.5 yn aloi copr-nicel trydanol a ddefnyddiwyd yn gynharach nag aloi BMn3-12. Oherwydd ei gyfernod gwrthiant tymheredd llai, mae ganddi wrthwynebiad gwres gwell a gellir ei ddefnyddio mewn ystod tymheredd ehangach. O'i gymharu ag aloi BMn3-12, mae gan aloi BMn40-1.5 botensial thermodrydanol uwch yn erbyn copr, felly mae'n addas ar gyfer gwrthyddion manwl gywir, gwrthyddion llithro, trawsnewidyddion cychwyn a rheoleiddio a mesuryddion straen gwrthiant ar gyfer AC [8] ]. Mae gan gopr alwminiwm-nicel gryfder uchel a phlastigrwydd a chaledwch da. Yn eu plith, defnyddir aloi BAl13-3 yn aml i wneud rhannau cryfach sy'n gwrthsefyll cyrydiad, a defnyddir aloi BAl16-1.5 i wneud ffynhonnau gwastad gyda defnyddiau pwysig. Am gyfnod hir, er mwyn gwella perfformiad copr alwminiwm-nicel, mae ychydig bach o elfennau hybrin yn aml yn cael eu hychwanegu i greu matrics cryfach o gopr alwminiwm-nicel, sydd â dargludedd da tra'n cynnal cryfder uchel i fodloni gofynion cymhwyso ymarferol . Oherwydd bod gan gopr alwminiwm-nicel gryfder uchel, dargludedd trydanol uchel a gwrthiant gwisgo da, gellir ei ddefnyddio fel deunydd posibl ar gyfer fframiau plwm a rhannau sy'n gwrthsefyll traul [9-11].
Gelwir sinc cupronickel (aloi BZn18-18BZn15-20) hefyd yn "arian Almaeneg" [12]. Oherwydd bod gan gopr sinc-nicel fanteision cryfder tynnol da, ymwrthedd blinder a gwrthiant cyrydiad, fe'i defnyddir yn bennaf fel cregyn cydrannau neu grisialau, offer meddygol, deunyddiau adeiladu, a chregyn offer gwynt [13].
3. Gofynion perfformiad aloi copr-nicel
Gyda datblygiad cyflym diwydiant adeiladu llongau morol fy ngwlad, diwydiant olew a nwy ar y môr, mwyngloddio morol, pŵer morol a diwydiannau dihalwyno dŵr môr, mae'r gofynion ar gyfer deunyddiau yn dod yn uwch ac yn uwch [16]. Yn eu plith, defnyddir pibellau aloi copr-nicel yn bennaf. Mae pibellau cyddwysydd aloi copr ar gyfer llongau wedi bod yn gweithio ers amser maith mewn tymheredd uchel, pwysedd uchel a chyfrwng oeri cyrydol iawn - amgylchedd dŵr môr. Felly, nid yw bellach yn ddigon i gyfansoddiad cemegol, priodweddau mecanyddol, a gwrthiant cyrydiad dŵr môr y cynnyrch fodloni'r gofynion. Rhaid gosod gofynion llym hefyd ar gywirdeb geometrig dimensiwn, perfformiad prosesau, trefniadaeth fewnol a dangosyddion eraill. Ar yr un pryd, mae'n ofynnol hefyd i bibellau aloi copr-nicel gael ymwrthedd cyrydiad da. , cyfernod trosglwyddo gwres uchel, diamedr mawr, cywirdeb uchel, technoleg weldio mecanyddol ardderchog, a gallu da i atal adlyniad micro-organebau morol [17] a nodweddion eraill. Ar hyn o bryd, oherwydd problemau gydag offer prosesu yn Tsieina, nid yw aloion tiwb copr diamedr mawr yn dal i allu cael eu masgynhyrchu ac maent yn dibynnu'n bennaf ar fewnforion tramor. Felly, mae angen goresgyn anawsterau cynhyrchu pibellau copr diamedr mawr o hyd.
4. Cynnydd ymchwil aloion copr-nicel
4.1 Mecanwaith cyrydiad aloi copr-nicel
Mae Ffigur 4 yn dangos y prosesau amrywiol o adwaith cyrydiad cupronickel mewn dŵr môr ocsigenedig. Y llinell AB yn y ffigur yw'r broses adwaith catod o cupronickel mewn dŵr môr, y gellir ei fynegi fel:
1/2[O2]+[H2O]+2d−=2[OH−] (1)
Y llinell CD yn Ffigur 4 yw'r broses adwaith anod o gopr gwyn heb passivation mewn dŵr môr. Gellir ei fynegi fel:
Cu=Cu++e−(2)
T1, T2, T3 yn Ffigur 4
Y gromlin yw'r broses adwaith anodig o passivation o gopr gwyn mewn dŵr môr. Mae'r llinell EF yn broses adwaith esblygiad hydrogen o gopr gwyn oherwydd diffyg ocsigen, felly nid yw cynhyrchion goddefol na chorydiad yn cael eu ffurfio yn ystod y broses hon.
Cu(orCu2O)=Cu2++2e−(3)
delwedd.png
2[Cu2+][{2}}[OH−]+[Cl−]=Cu2(OH)3Cl (4)
4.2 Ymchwil i ymwrthedd cyrydiad aloi copr-nicel
Er mwyn bodloni gofynion perfformiad deunyddiau diwydiant morol, mae llawer o ymchwil wedi'i wneud i wella ymwrthedd cyrydiad aloion copr-nicel. Canfu Deng Chuping [19] fod cryfder tynnol ac ehangiad copr gwyn a ychwanegwyd â phridd prin Ce wedi'u gwella, a bod y strwythur grawn yn ddwysach. Ar ben hynny, gallai ychwanegu daear prin Ce wella cyrydiad denickel nodweddiadol yr aloi mewn cyfryngau sy'n cynnwys sylffwr. tuedd. Roedd Jiang et al. [20] astudiodd effeithiau gwahanol gynnwys Fe ar strwythur a phriodweddau aloi B10, a chanfod, wrth i'r cynnwys Fe gynyddu, fod y gwrthiant cyrydiad yn dangos tueddiad o gynyddu ac yna gostwng yn gyntaf, ond nid oedd yn archwilio'r mecanwaith ymwrthedd cyrydiad ymhellach. . Ymchwil. Sefydliad Ymchwil Metelau Anfferrus Beijing
Canfu Zhang Jianing [21] y gymhareb aloi orau i wella ymwrthedd cyrydiad B10 trwy reoli'r gymhareb Fe / Mn. Canfu'r astudiaeth pan fydd Fe/Mn=3:2, ymwrthedd cyrydiad yr aloi yw'r gorau. Ma et al. Canfu [22] Academi y Gwyddorau Tsieineaidd y gall defnyddio datrysiad solet + anffurfiad rholio oer + proses anelio recrystallization gynyddu nifer y ffiniau grawn a ffiniau gefeilliaid, a thrwy hynny gael aloi â gwell ymwrthedd cyrydiad.
5 Casgliad
Mae'r erthygl hon yn bennaf yn cymryd aloi copr-nicel fel y man cychwyn, yn esbonio cyfansoddiad cemegol a senarios cymhwyso gwahanol aloion copr-nicel, yn cyflwyno'r ffatrïoedd cynhyrchu tiwbiau cyddwysydd copr blaenllaw gartref a thramor, a pherfformiad tiwbiau aloi copr-nicel ar gyfer piblinellau system forol domestig. galw a thueddiadau'r dyfodol yn natblygiad aloion copr-nicel. Crynhoir prif gynnydd ymchwil aloion copr-nicel. Ar hyn o bryd, y prif gynnydd yw ychwanegu symiau hybrin o elfennau daear prin i ychwanegu gwahanol gynnwys.
Elfen Fe, newid y gymhareb o elfennau aloi matrics a pheirianneg ffin grawn i wella ymwrthedd cyrydiad aloion copr-nicel.
