Uma revisão da pesquisa e aplicação de ligas de cobre-níquel, incluindo pesquisas sobre a classificação, propriedades e aplicações, e requisitos de desempenho de ligas de cobre-níquel
Resumo: O rápido desenvolvimento da indústria naval tem colocado demandas crescentes em materiais de aplicação em engenharia naval, incluindo o cobre branco, que é amplamente utilizado em navios, algumas usinas de energia e na dessalinização da água do mar. Por estar sujeito à erosão e corrosão da água do mar a longo prazo, se a resistência à corrosão não atender aos requisitos de uso, ocorrerá falha por corrosão, resultando em enormes perdas. Portanto, o cobre branco tem atraído cada vez mais atenção devido à sua boa resistência à corrosão da água do mar (especialmente bom desempenho de corrosão por erosão) e resistência à fadiga por corrosão, excelente desempenho de processamento a frio e a quente e alta resistência à tração, resistência ao escoamento e outras propriedades.
Palavras-chave: cobre branco; composição; resistência à corrosão; aplicativo
Número de classificação CTL: TG146.15 Código do documento: A
Com o desenvolvimento da indústria naval, a seleção de materiais para sistemas de resfriamento de água do mar evoluiu do antigo cobre TUP, latão de alumínio e aço inoxidável para a atual liga de cobre-níquel com melhor resistência à corrosão da água do mar. O cobre branco utiliza níquel como elemento principal e contém uma pequena quantidade de Fe, Mn e outros elementos para formar uma solução sólida monofásica contínua, conferindo-lhe boa ductilidade, resistência ao impacto e estabilidade térmica. Ao mesmo tempo, a solução sólida infinita de cobre e níquel evita a transformação de fase durante o processamento posterior a quente e a frio, por isso tem pouco impacto nas propriedades mecânicas e na resistência à corrosão da liga. Este artigo apresenta diferentes ligas de cobre branco e suas aplicações e resume o progresso da pesquisa em ligas de cobre-níquel. A Figura 1 mostra o sistema da plataforma offshore e a Figura 2 mostra os requisitos de desempenho do material.
1. Classificação das ligas de cobre-níquel
A Tabela 1 mostra o grau e a composição elementar da liga de cuproníquel. O cuproníquel pode ser dividido em cuproníquel de manganês, cuproníquel de ferro, cuproníquel comum, cuproníquel de alumínio e cuproníquel de zinco. Devido ao diferente conteúdo do elemento Ni, suas propriedades são diferentes e as ocasiões de aplicação também são diferentes. diferente. Devido à sua insubstituível resistência à corrosão e muitas propriedades superiores às ligas tradicionais, possui grande potencial de aplicação.
2. Propriedades e aplicações de ligas de cobre-níquel
O cobre branco comum é geralmente uma liga estrutural de cobre-níquel. Além de sua alta resistência à corrosão, também possui boas propriedades mecânicas abrangentes em altas e baixas temperaturas, ou seja, boa plasticidade e tenacidade. Geralmente é usado como hastes ou tiras. Ao mesmo tempo, a adição de alguns oligoelementos de liga, como Fe, Mn, Zn e Al, com base no cobre branco comum, pode atingir requisitos especiais de desempenho em aplicações práticas e atender melhor às necessidades industriais. O cobre ferro-níquel mais utilizado é o BFe10-1-1 (C70600) e
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BFe30-1-1 (C71500), quando a fração mássica de Ni está entre 30% e 10%, a liga tem uma faixa de passivação mais ampla e a melhor resistência à corrosão. A liga também tem uma resistência super forte à erosão e corrosão da água do mar e é chamada de "liga de engenharia marítima". As principais aplicações de cobre e ligas de cobre na área de engenharia naval são mostradas na Tabela 2.
As ligas BFe10-1-1 e BFe30-1-1 têm as vantagens de boa resistência à erosão e corrosão da água do mar, alto coeficiente de transferência de calor, excelentes propriedades mecânicas/de soldagem, inibição da adesão microbiana marinha, etc., e são amplamente utilizadas em motores principais e auxiliares de navios. Tubulações de água de resfriamento, tubulações de proteção contra incêndio em plataformas offshore de produção de petróleo, trocadores de calor em usinas de energia, condensadores em usinas nucleares costeiras e aquecedores de salmoura em dispositivos de evaporação flash de vários estágios para dessalinização de água do mar [2-4]. Ao mesmo tempo, a liga BFe30-1-1 tem maior resistência e também é usada em peças estruturais de alta resistência, como eixos, fixadores, hastes de válvulas e flanges de alguns dispositivos marítimos. A liga BFe30-2-2, que é resistente à corrosão por erosão da água do mar e à corrosão da areia, foi desenvolvida para lidar com o problema do alto teor de areia na água do mar no Mar da China Oriental [5]. BFe10-1-1
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As propriedades mecânicas dos tubos de liga BFe{{0}} no estado duro devem atender: resistência à tração maior ou igual a 370MPa, limite de escoamento maior ou igual a 150MPa, alongamento maior ou igual a 18%, Dureza Vickers Maior ou igual a 85; resistência à corrosão: quantidade de corrosão (50 graus, 3,5% de água do mar NaCl) Menor ou igual a 0,025 mm/a, nenhuma corrosão por picada é permitida. O cobre branco de manganês (liga BMn 3-12) tem um coeficiente de resistência moderado, um pequeno coeficiente de temperatura de resistência e é relativamente estável. Devido às suas boas propriedades elétricas, a liga BMn3-12 pode ser usada para fazer resistores padrão e componentes resistivos de outros instrumentos de precisão. Com o passar dos tempos, os requisitos para a precisão dos instrumentos são cada vez maiores, de modo que a pesquisa sobre esta liga não pode parar na alteração da composição e do conteúdo da liga [6]. Por meio de recozimento, falha de extrusão horizontal e processos de trefilação, a liga BMn3-12 possui limites gêmeos coerentes especiais, que podem melhorar a resistência do material sem afetar a condutividade do material. A liga BMn40-1.5 é uma liga elétrica de cobre-níquel que foi usada antes da liga BMn3-12. Devido ao seu menor coeficiente de resistência à temperatura, possui melhor resistência ao calor e pode ser usado em uma faixa de temperatura mais ampla. Comparada com a liga BMn3-12, a liga BMn40-1.5 tem um potencial termoelétrico mais alto em relação ao cobre, por isso é adequada para resistores de precisão, resistores deslizantes, transformadores de partida e regulação e extensômetros de resistência para CA [8 ]. O cobre alumínio-níquel tem alta resistência e boa plasticidade e tenacidade. Entre eles, a liga BAl13-3 é frequentemente usada para fazer peças resistentes à corrosão de maior resistência, e a liga BAl16-1.5 é usada para fazer molas planas com usos importantes. Por muito tempo, a fim de melhorar o desempenho do cobre-alumínio-níquel, uma pequena quantidade de oligoelementos é frequentemente adicionada para criar uma matriz reforçada de cobre-alumínio-níquel, que tem boa condutividade, mantendo alta resistência para atender aos requisitos práticos de aplicação. . Como o cobre alumínio-níquel possui alta resistência, alta condutividade elétrica e boa resistência ao desgaste, ele pode ser usado como um material potencial para estruturas de chumbo e peças resistentes ao desgaste [9-11].
O cuproníquel de zinco (liga BZn18-18BZn15-20) também é chamado de "prata alemã" [12]. Como o cobre zinco-níquel tem as vantagens de boa resistência à tração, resistência à fadiga e resistência à corrosão, ele é usado principalmente como invólucros de componentes ou cristais, equipamentos médicos, materiais de construção e invólucros de instrumentos de sopro [13].
