CuZn40Ni 是一種含鎳的高鋅黃銅,成分組成為銅 56%-58%、鋅 38%-40%、鎳 2%-3%,雜質總含量≤0.5%。40% 的鋅形成 β 相基體,2%-3% 的鎳通過固溶強化和改善氧化膜結構,使合金兼具 620-660MPa 的抗拉強度和優異的耐蝕性,特別適合在腐蝕環境中承受重載的部件。
鎳元素的耐蝕強化機制是其核心優勢,鎳與銅協同作用,在合金表面形成致密的 Cu-Ni-Zn 復合氧化膜,該氧化膜的自修復能力強,在鹽霧環境中暴露 5000 小時,銹蝕面積僅 5%,遠低于普通高鋅黃銅的 30%。某沿海地區的電纜支架采用該合金后,經過 6 年戶外使用,結構完整性良好,未出現因腐蝕導致的強度衰減。鎳的固溶強化還使合金的高溫穩定性提升,800℃時抗拉強度仍保持 400MPa,某蒸汽管道的法蘭在 700℃工況下運行 3 年,密封面變形量僅 0.03mm。
力學性能適配嚴苛工況,屈服強度 370-400MPa,延伸率 15%-18%,布氏硬度 190-210HB。某海洋平臺的系泊連接件在 150kN 的拉力載荷下,變形量≤0.1mm,安全系數達 5 倍。低溫韌性同樣出色,-40℃時沖擊韌性為 75J/cm2,某冷藏設備的傳動齒輪在低溫環境中頻繁啟停,未出現脆性斷裂。
加工性能適合大型構件成型,熱擠壓溫度控制在 820℃時,可生產 φ100mm 的棒材,直線度誤差≤0.5mm/m,某水輪機的導葉軸經擠壓后,配合精度達 H7 級。焊接采用銅鎳焊絲,焊后經 550℃退火 1 小時,接頭強度可達母材的 85%,某海水管道焊接后在 10MPa 水壓下無泄漏。
制備工藝采用真空熔煉(真空度 10??Pa),鎳以純鎳板形式加入 1060℃的銅液中,攪拌 35 分鐘確保均勻分布。連鑄坯經 1100℃均勻化處理 2 小時,消除成分偏析。熱軋后的合金經 480℃退火 2 小時,穩定組織并消除內應力。
應用領域包括海洋平臺系泊件、蒸汽管道法蘭、沿海電纜支架等,在腐蝕與重載并存的環境中表現卓越。
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