مراجعة لأبحاث وتطبيقات سبائك النحاس والنيكل، بما في ذلك الأبحاث المتعلقة بالتصنيف والخصائص والتطبيقات ومتطلبات الأداء لسبائك النحاس والنيكل
ملخص: أدى التطور السريع للصناعة البحرية إلى زيادة الطلب على مواد تطبيقات الهندسة البحرية، بما في ذلك النحاس الأبيض، والذي يستخدم على نطاق واسع في السفن، وبعض محطات الطاقة، وتحلية مياه البحر. لأنه عرضة للتآكل والتآكل بمياه البحر على المدى الطويل، إذا كانت مقاومة التآكل لا تلبي متطلبات الاستخدام، فسوف يحدث فشل التآكل، مما يؤدي إلى خسائر فادحة. لذلك، اجتذب النحاس الأبيض اهتمامًا متزايدًا بسبب مقاومته الجيدة للتآكل بمياه البحر (خاصة أداء التآكل الجيد) ومقاومة إجهاد التآكل، وأداء المعالجة الممتاز على البارد والساخن، وقوة الشد العالية، وقوة الخضوع وخصائص أخرى.
الكلمات الرئيسية: النحاس الأبيض؛ تعبير؛ المقاومة للتآكل؛ طلب
رقم تصنيف CTL: TG146.15 رمز الوثيقة: A
مع تطور الصناعة البحرية، تطور اختيار المواد لأنظمة التبريد بمياه البحر من النحاس TUP المبكر والنحاس الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ إلى سبائك النحاس والنيكل الحالية ذات المقاومة الأفضل للتآكل بمياه البحر. يستخدم النحاس الأبيض النيكل كعنصر رئيسي ويحتوي على كمية صغيرة من الحديد والمنغنيز وعناصر أخرى لتشكيل محلول صلب مستمر أحادي الطور، مما يمنحه ليونة جيدة ومقاومة للصدمات وثبات حراري. وفي الوقت نفسه، يمنع المحلول الصلب اللانهائي من النحاس والنيكل تحول الطور أثناء المعالجة الساخنة والباردة اللاحقة، لذلك يكون له تأثير ضئيل على الخواص الميكانيكية ومقاومة التآكل للسبيكة. تقدم هذه المقالة سبائك النحاس الأبيض المختلفة وتطبيقاتها، وتلخص التقدم البحثي لسبائك النحاس والنيكل. ويبين الشكل 1 نظام المنصة البحرية، ويبين الشكل 2 متطلبات أداء المواد.
1. تصنيف سبائك النحاس والنيكل
يوضح الجدول 1 الدرجة والتركيب العنصري لسبائك النحاس والنيكل. يمكن تقسيم كوبرونيكل إلى كوبرونيكل المنغنيز، وكوبونيكل الحديد، وكوبونيكل العادي، وكوبونيكل الألومنيوم، وكوبونيكل الزنك. نظرًا لاختلاف محتوى عنصر Ni، تختلف خصائصه، كما تختلف مناسبات التطبيق أيضًا. مختلف. بسبب مقاومته للتآكل التي لا يمكن تعويضها والعديد من الخصائص المتفوقة على السبائك التقليدية، فإنه يتمتع بإمكانات تطبيق كبيرة.
2. خصائص وتطبيقات سبائك النحاس والنيكل
عادة ما يكون النحاس الأبيض العادي عبارة عن سبيكة هيكلية من النحاس والنيكل. بالإضافة إلى مقاومتها العالية للتآكل، فهي تتمتع أيضًا بخصائص ميكانيكية شاملة جيدة في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، أي اللدونة والمتانة الجيدة. يتم استخدامه بشكل عام كقضبان أو شرائط. وفي الوقت نفسه، فإن إضافة بعض عناصر السبائك النزرة مثل Fe وMn وZn وAl على أساس النحاس الأبيض العادي يمكن أن يحقق متطلبات أداء خاصة في التطبيقات العملية ويلبي الاحتياجات الصناعية بشكل أفضل. أكثر نحاس الحديد والنيكل استخدامًا هو BFe10-1-1 (C70600) و
image.png
BFe30-1-1 (C71500)، عندما يتراوح الجزء الكتلي من Ni بين 30% و10%، تتمتع السبيكة بنطاق تخميل أوسع وأفضل مقاومة للتآكل. تتمتع السبيكة أيضًا بمقاومة قوية للغاية للتآكل والتآكل بمياه البحر، وتسمى "سبائك الهندسة البحرية". التطبيقات الرئيسية للنحاس وسبائك النحاس في مجال الهندسة البحرية موضحة في الجدول 2.
تتميز سبائك BFe10-1-1 وBFe30-1-1 بمزايا المقاومة الجيدة للتآكل والتآكل بمياه البحر، ومعامل نقل الحرارة العالي، وخصائص ميكانيكية/لحام ممتازة، وتثبيط التصاق الميكروبات البحرية، وما إلى ذلك، وتستخدم على نطاق واسع. في المحركات الرئيسية والمساعدة للسفينة. أنابيب مياه التبريد، وخطوط أنابيب الحماية من الحرائق على منصات إنتاج النفط البحرية، والمبادلات الحرارية في محطات الطاقة، والمكثفات في محطات الطاقة النووية الساحلية، وسخانات المياه المالحة في أجهزة التبخر متعددة المراحل لتحلية مياه البحر [2-4]. وفي الوقت نفسه، تتمتع سبيكة BFe30-1-1 بقوة أعلى وتستخدم أيضًا في الأجزاء الهيكلية عالية القوة مثل الأعمدة والمثبتات وسيقان الصمامات والفلنجات لبعض الأجهزة البحرية. تم تطوير سبيكة BFe30-2-2، المقاومة للتآكل بمياه البحر ومقاومة تآكل الرمال، للتعامل مع مشكلة المحتوى العالي للرمال في مياه البحر في بحر الصين الشرقي [5]. BFe 10-1-1
image.png
يجب أن تفي الخواص الميكانيكية لأنابيب سبائك BFe{{0}} في الحالة الصلبة بما يلي: قوة الشد أكبر من أو تساوي 370 ميجا باسكال، قوة الخضوع أكبر من أو تساوي 150 ميجا باسكال، استطالة أكبر من أو تساوي 18%، صلابة فيكرز أكبر من أو تساوي 85؛ مقاومة التآكل: كمية التآكل (50 درجة، 3.5% مياه البحر NaCl) أقل من أو تساوي 0.025 مم/أ، لا يسمح بالتآكل المتنقر. يتمتع النحاس الأبيض المنغنيز (سبائك BMn3-12) بمعامل مقاومة معتدل، ومعامل درجة حرارة مقاومة صغير، كما أنه مستقر نسبيًا. نظرًا لخصائصها الكهربائية الجيدة، يمكن استخدام سبيكة BMn3-12 في تصنيع مقاومات قياسية ومكونات مقاومة للأدوات الدقيقة الأخرى. مع تطور العصر، أصبحت متطلبات دقة الأجهزة أعلى فأعلى، لذلك لا يمكن أن يتوقف البحث حول هذه السبيكة عند تغيير تكوين السبيكة ومحتواها [6]. من خلال التلدين وفشل البثق الأفقي وعمليات السحب، تتمتع سبيكة BMn3-12 بحدود مزدوجة متماسكة خاصة، والتي يمكنها تحسين قوة المادة دون التأثير على موصلية المادة. سبيكة BMn40-1.5 عبارة عن سبيكة نحاس ونيكل كهربائية تم استخدامها قبل سبيكة BMn3-12. بسبب معامل درجة الحرارة الأصغر للمقاومة، فهو يتمتع بمقاومة أفضل للحرارة ويمكن استخدامه في نطاق درجة حرارة أوسع. بالمقارنة مع سبيكة BMn3-12، تتمتع سبيكة BMn40-1.5 بقدرة كهروحرارية أعلى ضد النحاس، لذلك فهي مناسبة للمقاومات الدقيقة والمقاومات المنزلقة ومحولات التشغيل والتنظيم ومقاييس ضغط المقاومة للتيار المتردد [8 ]. يتمتع نحاس الألومنيوم والنيكل بالقوة العالية واللدونة والمتانة الجيدة. من بينها، غالبًا ما يتم استخدام سبيكة BAl13-3 لصنع أجزاء مقاومة للتآكل ذات قوة أعلى، ويتم استخدام سبيكة BAl16-1.5 لصنع نوابض مسطحة ذات استخدامات مهمة. لفترة طويلة، من أجل تحسين أداء نحاس الألومنيوم والنيكل، غالبًا ما تتم إضافة كمية صغيرة من العناصر النزرة لإنشاء مصفوفة معززة من نحاس الألومنيوم والنيكل، والتي تتمتع بموصلية جيدة مع الحفاظ على قوة عالية لتلبية متطلبات التطبيق العملي. . نظرًا لأن نحاس الألومنيوم والنيكل يتمتع بقوة عالية وموصلية كهربائية عالية ومقاومة جيدة للتآكل، فيمكن استخدامه كمادة محتملة لإطارات الرصاص والأجزاء المقاومة للتآكل [9-11].
الزنك كوبرونيكل (سبيكة BZn18-18BZn15-20) يُطلق عليها أيضًا اسم "الفضة الألمانية" [12]. نظرًا لأن نحاس الزنك والنيكل يتمتع بمزايا قوة الشد الجيدة، ومقاومة التعب والمقاومة للتآكل، فإنه يستخدم بشكل أساسي كأغلفة للمكونات أو البلورات، والمعدات الطبية، ومواد البناء، وقذائف أدوات الرياح [13].
