Bakır-nikel alaşımlarının sınıflandırılması, özellikleri ve uygulamaları ile performans gereksinimlerine ilişkin araştırmalar da dahil olmak üzere, bakır-nikel alaşımlarının araştırılması ve uygulanmasına ilişkin bir inceleme
Özet: Denizcilik endüstrisinin hızlı gelişimi, gemilerde, bazı enerji santrallerinde ve deniz suyunun tuzdan arındırılmasında yaygın olarak kullanılan beyaz bakır da dahil olmak üzere denizcilik mühendisliği uygulama malzemelerine olan talebin artmasına neden olmuştur. Uzun süreli deniz suyu erozyonuna ve korozyona maruz kaldığı için korozyon direnci kullanım gereksinimlerini karşılamıyorsa korozyon arızası meydana gelir ve bu da büyük kayıplara neden olur. Bu nedenle, beyaz bakır, iyi deniz suyu korozyon direnci (özellikle iyi erozyon korozyonu performansı) ve korozyon yorulma direnci, mükemmel soğuk ve sıcak işleme performansı ve yüksek çekme mukavemeti, akma mukavemeti ve diğer özellikleri nedeniyle giderek daha fazla ilgi görmektedir.
Anahtar Kelimeler: beyaz bakır; kompozisyon; korozyon direnci; başvuru
CTL sınıflandırma numarası: TG146.15 Belge kodu: A
Denizcilik endüstrisinin gelişmesiyle birlikte, deniz suyu soğutma sistemlerinin malzeme seçimi, eski TUP bakır, alüminyum pirinç ve paslanmaz çelikten, deniz suyu korozyonuna daha iyi direnç gösteren mevcut bakır-nikel alaşımına doğru gelişmiştir. Beyaz bakır ana element olarak nikel kullanır ve sürekli tek fazlı katı bir çözelti oluşturmak için az miktarda Fe, Mn ve diğer elementleri içerir, bu da ona iyi bir süneklik, darbe direnci ve termal stabilite kazandırır. Aynı zamanda sonsuz katı bakır ve nikel çözeltisi, daha sonraki sıcak ve soğuk işlemler sırasında faz dönüşümünü önler, dolayısıyla alaşımın mekanik özellikleri ve korozyon direnci üzerinde çok az etkisi olur. Bu makale farklı beyaz bakır alaşımlarını ve bunların uygulamalarını tanıtmakta ve bakır-nikel alaşımlarının araştırma sürecini özetlemektedir. Şekil 1, açık deniz platform sistemini göstermektedir ve Şekil 2, malzeme performansı gereksinimlerini göstermektedir.
1. Bakır-nikel alaşımlarının sınıflandırılması
Tablo 1 bakır nikel alaşımının derecesini ve element bileşimini göstermektedir. Cupronickel, manganez cupronickel, demir cupronickel, sıradan cupronickel, alüminyum cupronickel ve çinko cupronickel olarak ayrılabilir. Ni elementinin farklı içeriği nedeniyle özellikleri farklıdır ve uygulama durumları da farklıdır. farklı. Yeri doldurulamaz korozyon direnci ve geleneksel alaşımlardan üstün birçok özelliği nedeniyle büyük uygulama potansiyeline sahiptir.
2. Bakır-nikel alaşımlarının özellikleri ve uygulamaları
Sıradan beyaz bakır genellikle yapısal bir bakır-nikel alaşımıdır. Yüksek korozyon direncine ek olarak, yüksek ve düşük sıcaklıklarda iyi kapsamlı mekanik özelliklere, yani iyi plastikliğe ve tokluğa da sahiptir. Genellikle çubuk veya şerit olarak kullanılır. Aynı zamanda, sıradan beyaz bakır bazında Fe, Mn, Zn ve Al gibi bazı eser alaşım elementlerinin eklenmesi, pratik uygulamalarda özel performans gereksinimlerini karşılayabilir ve endüstriyel ihtiyaçları daha iyi karşılayabilir. En yaygın kullanılan demir-nikel bakır BFe10-1-1 (C70600)'dir ve
resim.png
BFe30-1-1 (C71500), Ni'nin kütle oranı %30 ile %10 arasında olduğunda, alaşım daha geniş bir pasivasyon aralığına ve en iyi korozyon direncine sahiptir. Alaşım ayrıca deniz suyu erozyonuna ve korozyona karşı süper güçlü bir dirence sahiptir ve "deniz mühendisliği alaşımı" olarak adlandırılır. Bakır ve bakır alaşımlarının deniz mühendisliği alanındaki ana uygulamaları Tablo 2'de gösterilmektedir.
BFe10-1-1 ve BFe30-1-1 alaşımları, deniz suyu erozyonuna ve korozyona karşı iyi direnç, yüksek ısı transfer katsayısı, mükemmel mekanik/kaynak özellikleri, deniz mikrobiyal yapışmasının engellenmesi vb. avantajlara sahiptir ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Gemi ana ve yardımcı makinelerinde. Soğutma suyu boruları, açık denizdeki petrol üretim platformlarındaki yangından korunma boru hatları, enerji santrallerindeki ısı eşanjörleri, kıyıdaki nükleer enerji santrallerindeki kondansatörler ve deniz suyunun tuzdan arındırılması için çok aşamalı flaş buharlaştırma cihazlarındaki tuzlu su ısıtıcıları [2-4]. Aynı zamanda BFe30-1-1 alaşımı daha yüksek mukavemete sahip olup bazı denizcilik cihazlarının milleri, bağlantı elemanları, valf gövdeleri ve flanşları gibi yüksek mukavemetli yapısal parçalarında da kullanılmaktadır. Deniz suyu erozyon korozyonuna ve kum korozyonuna karşı dayanıklı olan BFe30-2-2 alaşımı, Doğu Çin Denizi'ndeki deniz suyundaki yüksek kum içeriği sorununu çözmek için geliştirilmiştir [5]. BFe10-1-1
resim.png
Sert durumdaki BFe{{0}} alaşımlı boruların mekanik özellikleri şunları karşılamalıdır: çekme mukavemeti 370MPa'ya eşit veya daha büyük, akma mukavemeti 150MPa'ya eşit veya daha büyük, uzama %18'den büyük veya eşit, Vickers sertliği 85'ten büyük veya ona eşit; korozyon direnci: korozyon miktarı (50 derece, %3,5 NaCl deniz suyu) 0,025 mm/a'ya eşit veya daha az, çukurlaşma korozyonuna izin verilmez. Manganez beyaz bakır (BMn3-12 alaşımı) orta düzeyde bir direnç katsayısına, küçük bir direnç sıcaklık katsayısına sahiptir ve nispeten stabildir. İyi elektriksel özellikleri nedeniyle BMn3-12 alaşımı, standart dirençlerin ve diğer hassas cihazların dirençli bileşenlerinin yapımında kullanılabilir. Zamanın gelişmesiyle birlikte aletlerin hassasiyetine yönelik gereksinimler giderek artıyor, bu nedenle bu alaşım üzerindeki araştırmalar alaşım bileşimini ve içeriğini değiştirmekle sınırlı kalamaz [6]. Tavlama, yatay ekstrüzyon arızası ve çekme işlemleri yoluyla BMn3-12 alaşımı, malzemenin iletkenliğini etkilemeden malzemenin mukavemetini artırabilen özel tutarlı ikiz sınırlara sahiptir. BMn40-1.5 alaşımı, BMn3-12 alaşımından daha önce kullanılmış olan elektrikli bir bakır-nikel alaşımıdır. Daha küçük sıcaklık direnç katsayısı nedeniyle daha iyi ısı direncine sahiptir ve daha geniş bir sıcaklık aralığında kullanılabilir. BMn3-12 alaşımıyla karşılaştırıldığında, BMn40-1.5 alaşımı bakıra karşı daha yüksek bir termoelektrik potansiyele sahiptir, bu nedenle hassas dirençler, kayan dirençler, başlatma ve düzenleme transformatörleri ve AC için direnç gerinim ölçerler için uygundur [8 ] Alüminyum-nikel bakır hem yüksek mukavemete hem de iyi plastikliğe ve tokluğa sahiptir. Bunlar arasında, BAl13-3 alaşımı genellikle daha yüksek mukavemetli, korozyona dayanıklı parçalar yapmak için kullanılır ve BAl16-1.5 alaşımı, önemli kullanımları olan düz yayların yapımında kullanılır. Uzun bir süre boyunca, alüminyum-nikel bakırın performansını artırmak için, pratik uygulama gereksinimlerini karşılamak için yüksek mukavemeti korurken iyi iletkenliğe sahip, güçlendirilmiş bir alüminyum-nikel bakır matrisi oluşturmak için sıklıkla az miktarda eser element eklenir. . Alüminyum-nikel bakır yüksek mukavemete, yüksek elektrik iletkenliğine ve iyi aşınma direncine sahip olduğundan, kurşun çerçeveler ve aşınmaya dayanıklı parçalar için potansiyel bir malzeme olarak kullanılabilir [9-11].
Çinko cupronickel (BZn18-18BZn15-20 alaşımı) aynı zamanda "Alman gümüşü" olarak da adlandırılır [12]. Çinko-nikel bakır, iyi çekme mukavemeti, yorulma direnci ve korozyon direnci gibi avantajlara sahip olduğundan, çoğunlukla bileşen veya kristal kabukları, tıbbi ekipman, inşaat malzemeleri ve nefesli çalgı kabukları olarak kullanılır [13].
