鎳鋁青銅合金的耐蝕性及表面處理的研究.pdf

1、螺旋槳是艦船的主要推進(jìn)裝置，由于其惡劣的工作環(huán)境，螺旋槳不但受到海水腐蝕和生物污損，還要經(jīng)受強(qiáng)烈的沖擊腐蝕、空泡腐蝕和腐蝕疲勞，從而使推進(jìn)效率下降，并嚴(yán)重降低螺旋槳的服役壽命。鎳鋁青銅作為螺旋槳的主要材料，其綜合性能對(duì)艦船的發(fā)展至關(guān)重要。由于鎳鋁青銅通常在鑄態(tài)下使用，從而造成熱處理對(duì)鎳鋁青銅組織和性能的影響規(guī)律研究和認(rèn)識(shí)較少；另一方面，隨著表面涂鍍層技術(shù)的發(fā)展，表面處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于金屬的長(zhǎng)效防腐，并取得了可喜的成效。本文采用光學(xué)顯微

2、鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、能譜分析（EDS）和X射線衍射分析（XRD），以及模擬海水全浸試驗(yàn)、電化學(xué)極化曲線測(cè)試、空泡腐蝕試驗(yàn)以及力學(xué)性能測(cè)試等手段，系統(tǒng)研究了鎳鋁青銅鑄態(tài)及熱處理態(tài)的組織、結(jié)構(gòu)、相組成及耐蝕性能，并采用電弧噴涂技術(shù)在鎳鋁青銅合金表面進(jìn)行316L不銹鋼鍍層處理，通過(guò)對(duì)涂層進(jìn)行力學(xué)性能及腐蝕機(jī)理的測(cè)定，探究表面處理對(duì)鎳鋁青銅耐蝕性能的影響。研究結(jié)果表明：
　　鎳鋁青銅的鑄態(tài)組織為α相和各κ相，κ相以不同的形態(tài)分

3、布在α相基體上。鑄態(tài)鎳鋁青銅在人工海水中浸蝕一段時(shí)間后，首先在試樣表面生成蜂窩狀的多孔腐蝕產(chǎn)物，蜂窩狀腐蝕產(chǎn)物內(nèi)層為較薄的致密的鈍化膜，浸蝕90D后，鎳鋁青銅表面有較厚的鈍化膜生成，該鈍化膜主要為Cu和Al的氧化物，此外，還含有Ni和Fe的氧化物，以及CuCl和Cu2Cl(OH)3等，材料表面鈍化膜的生成降低了試樣的腐蝕速率。鑄態(tài)鎳鋁青銅的空蝕微裂紋首先在α相和κ相的交界處形成，隨著空蝕的進(jìn)行，微裂紋在α相內(nèi)合并擴(kuò)展導(dǎo)致α相出現(xiàn)失重，κ

4、相亦隨之剝離基體。鑄態(tài)鎳鋁青銅具有較好的抗空蝕性能的重要原因是它具有較高的加工硬化能力，合金能夠有效的吸收作用在其表面的能量。
　　900℃固溶2h后，鎳鋁青銅的組織為α+κ+β’相，當(dāng)時(shí)效溫度低于450℃時(shí)，部分β’相生成α+κⅢ相，時(shí)效溫度達(dá)到500℃，β’相完全分解。鎳鋁青銅在900℃固溶2 h后在300℃～450℃時(shí)效時(shí)有明顯的時(shí)效硬化，時(shí)效時(shí)間為1h時(shí)硬度到達(dá)峰值，500℃及以上溫度時(shí)效時(shí)時(shí)效硬化現(xiàn)象消失。熱處理態(tài)鎳鋁青

5、銅（900℃×2 h+400℃×1 h）在進(jìn)行空蝕試驗(yàn)時(shí)首先在α相與β’相的交界處形成微裂紋，導(dǎo)致邊界處的α相從試樣表面剝離。由于熱處理態(tài)鎳鋁青銅的加工硬化能力較差，對(duì)作用于試樣表面的應(yīng)力沒(méi)有緩沖作用，金屬是以較大的塊狀從基體剝落的，導(dǎo)致其空蝕失重量明顯增加。
　　316L不銹鋼涂層具有典型的層狀形貌，粒子變形較為充分。涂層與基體合金元素之間未發(fā)生相互擴(kuò)散，主要是機(jī)械結(jié)合。316L不銹鋼絲材經(jīng)熔融并高速撞擊到試樣表面的過(guò)程中，部分