鎳鋁青銅激光表面改性及空蝕機(jī)理研究(鈹青銅真空時(shí)效爐)
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鎳鋁青銅激光表面改性及空蝕機(jī)理研究
【摘要】:鎳鋁青銅合金因其所具有的良好機(jī)械性能和耐蝕性能而廣泛應(yīng)用于艦船螺旋槳等海洋裝備中。
該合金的鑄態(tài)組織較為復(fù)雜,存在著晶粒粗大以及成分偏析等缺陷,在海水環(huán)境中容易發(fā)生相的選擇性腐蝕,加劇空泡腐蝕對(duì)材料的破壞。
本研究首先采用熱處理方法對(duì)鑄態(tài)合金的微觀組織進(jìn)行調(diào)控,經(jīng)退火、正火、淬火和時(shí)效處理后獲得了不同相組成與形貌的微觀組織。
然后,針對(duì)不同微觀組織進(jìn)行靜態(tài)腐蝕、力學(xué)性能以及空蝕性能測試,建立了微觀組織與耐空蝕性能間的關(guān)系。
研究發(fā)現(xiàn),鑄態(tài)、退火態(tài)以及正火態(tài)組織由于相分布的不均勻性,容易發(fā)生選相腐蝕,在空蝕作用下局部破壞嚴(yán)重。
而淬火以及淬火后450℃時(shí)效處理使得組織均勻化,抑制了選相腐蝕的發(fā)生;同時(shí),組織中的淬火態(tài)相是Al、Ni元素的過飽和固溶體,在遭受腐蝕過程中表面能夠迅速形成保護(hù)性較高的腐蝕產(chǎn)物膜層,降低了靜態(tài)腐蝕速率。
此外,該組織具有較高的硬度和強(qiáng)度,能夠抵御機(jī)械沖擊破壞,表現(xiàn)出優(yōu)異的耐空泡腐蝕性能。
但是該組織具有較低的延伸率,對(duì)工件進(jìn)行整體淬火處理會(huì)降低其力學(xué)性能,造成脆性斷裂。
綜合考慮到合金的腐蝕和機(jī)械性能,在保證工件整體力學(xué)性能不變的前提下,利用激光表面淬火技術(shù)在鑄態(tài)鎳鋁青銅合金表面制備得到了具有一定深度的改性層。
表層細(xì)晶區(qū)深度約為220m,內(nèi)部顯微形貌為類"淬火+450℃時(shí)效"組織。
相分布均勻,能夠消除鑄態(tài)合金的選相腐蝕,使得腐蝕速率降低約42.5%;表層細(xì)晶區(qū)分布有較高密度的"核殼"結(jié)構(gòu)納米析出相,具有較高的硬度和均勻化的組織,機(jī)械汽蝕與電化學(xué)腐蝕的協(xié)同作用較小,使得鑄態(tài)鎳鋁青銅合金耐空蝕性能提高了8.8倍。
鈹青銅真空時(shí)效爐
電阻絲盤繞在爐襯外側(cè)砌以耐火磚和保溫材料,發(fā)熱元件的電源由爐體下部的保護(hù)罩內(nèi)接線柱直線接入,安全可靠。
爐罐內(nèi)部抽真空加熱后,對(duì)加工物進(jìn)行無氧化熱處理。
鈹青銅熱處理及熱處理應(yīng)力和影響(9頁)
經(jīng)固溶及時(shí)效處理后,強(qiáng)度可達(dá)1250-1500MPa(1250-1500公斤)。
其熱處理特點(diǎn)是:固溶處理后具有良好的塑性,可進(jìn)行冷加工變形。
但再進(jìn)行時(shí)效處理后,卻具有極好的彈性極限,同時(shí)硬度、強(qiáng)度也得到提高。
(1)鈹青銅的固溶處理一般固溶處理的加熱溫度在780-820℃之間,對(duì)用作彈性元件的材料,采用760-780℃,主要是防止晶粒粗大影響強(qiáng)度。
保溫時(shí)間一般可按1小時(shí)/25mm計(jì)算,鈹青銅在空氣或氧化性氣氛中進(jìn)行固溶加熱處理時(shí),表面會(huì)形成氧化膜。
雖然對(duì)時(shí)效強(qiáng)化后的力學(xué)性能影響不大,但會(huì)影響其冷加工時(shí)工模具的使用壽命。
為避免氧化應(yīng)在真空爐或氨分解、惰性氣體、還原性氣氛(如氫氣、一氧化碳等)中加熱,從而獲得光亮的熱處理效果。
此外,還要注意盡量縮短轉(zhuǎn)移時(shí)間(此淬水時(shí)),否則會(huì)影響時(shí)效后的機(jī)械性能。
薄形材料不得超過3秒,一般零件不超過5秒。
淬火介質(zhì)一般采用水(無加熱的要求),當(dāng)然形狀復(fù)雜的零件為了避免變形也可采用油。
?。?)鈹青銅的時(shí)效處理鈹青銅的時(shí)效溫度與Be的含量有關(guān),含Be小于2.1%的合金均宜進(jìn)行時(shí)效處理。
對(duì)于Be大于1.7%的合金,最佳時(shí)效溫度為300-330℃,保溫時(shí)間1-3小時(shí)(根據(jù)零件形狀及厚度)。
Be低于0.5%的高導(dǎo)電性電極合金,由于溶點(diǎn)升高,最佳時(shí)效溫度為450-480℃,保溫時(shí)間1-3小時(shí)。
近年來還發(fā)展出了雙級(jí)和多級(jí)時(shí)效,即先在高溫短時(shí)時(shí)效,而后在低溫下長時(shí)間保溫時(shí)效,這樣做的優(yōu)點(diǎn)是性能提高但變形量減小。
為了提高鈹青銅時(shí)效后的尺寸精度,可采用夾具夾持進(jìn)行時(shí)效,有時(shí)還可采用兩段分開時(shí)效處理。
(3)鈹青銅的去應(yīng)力處理鈹青銅去應(yīng)力退火溫度為150-200℃,保溫時(shí)間1-1.5小時(shí),可用于消除因金屬切削加工、校直處理、冷成形等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,穩(wěn)定零件在長期使用時(shí)的形狀及尺寸精度。
那么以上的內(nèi)容就是關(guān)于鎳鋁青銅激光表面改性及空蝕機(jī)理研究的介紹了,鈹青銅真空時(shí)效爐是小編整理匯總而成,希望能給大家?guī)韼椭?/p>

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