微量B、Sn、Ce元素对HA177-2铝黄铜组织及耐蚀性能影响的研究

发布时间：2017-07-31 01:33

  本文关键词：微量B、Sn、Ce元素对HA177-2铝黄铜组织及耐蚀性能影响的研究

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【摘要】：铝黄铜管因其良好的加工性能、优良的耐腐蚀性能和较好的传热性能,常常被用于冷凝器中的热交换材料,但低成本的铝黄铜合金管材在使用过程中会存在明显的脱锌腐蚀倾向,因此进一步提高铝黄铜合金的耐腐蚀性能,延长合金管材的使用寿命,具有重要的实际意义。本实验以工业上常用的HAl77-2铝黄铜为基础,利用正交试验的设计方法,采用静态腐蚀试验、电化学测试、金相(OM)、扫描电镜(SEM)、室温拉伸和物相分析(XRD)等检测分析方法对添加不同含量的B、Sn、Ce元素的HAl77-2铝黄铜的力学性能及其耐腐蚀性能进行了系统研究,结果表明:(1)HAl77-2铝黄铜是基体为Cu0.64Zn0.36的单相α组织,添加了不同含量的B、Sn、Ce元素的合金并没有改变合金的物相组成,添加的三种元素都固溶到合金基体中产生固溶强化效果,导致其硬度值均比不添加其他元素的铝黄铜试样高。(2)B、Sn、Ce这3种元素均是提高HAl77-2铝黄铜耐腐蚀性能的有效添加元素,在耐脱锌腐蚀性能方面,各元素影响程度顺序:BSnCe;在耐海水腐蚀性能方面,各元素影响程度顺序是:SnBCe。通过对正交试验中的各组试样进行静态腐蚀试验、电化学性质测试与腐蚀形貌分析,结果表明添加了0.05%B、0.5%Sn、0.15%Ce的合金试样在不同溶液中的腐蚀速率均是最小的,腐蚀表面最平整,电化学腐蚀性质最稳定,耐腐蚀性能最强。将添加了0.05%B、0.5%Sn、0.15%Ce试验最优试样的与添加0.03%B、1.50%Sn、0.15%Ce理论最优试样进行对比验证,发现试验最优试样腐蚀性能优于理论最优试样,说明添加了0.05%B、0.5%Sn、0.15%Ce的合金试样是提高合金耐蚀性能的最优合金成分点。(3)添加了0.05%B、0.5%Sn、0.15%Ce的最优合金试样在不同状态下耐腐蚀性能和力学性能差异明显。耐蚀性由强到弱的顺序是:退火态再结晶态铸态冷轧态。经800℃×4h扩散退火试样腐蚀速率最小,平均脱锌层厚度仅为332.2μm。在力学性能方面,再结晶态合金试样组织由于是细小均匀的等轴晶,表现出的良好的力学性能优于其他不同状态的合金试样。(4)再结晶退火工艺对最优合金试样性能有明显影响。不同退火温度下退火时间对合金电化学性质影响程度不同,400℃下不同退火时间的合金的电化学性质差异最大,600℃时最小。在相同的退火时间的条件下,随着退火温度的升高,合金的腐蚀速率表现出先减小后增大的变化趋势,合金的抗拉强度和延伸率则是先变大后减小。(5)经800℃×4h扩散退火,75%冷轧加工,后经500℃×3h再结晶退火的最优成分合金试样的腐蚀速率随氯离子浓度的增加呈现先下降,后上升,而后趋于稳定的变化趋势;随pH值增加的变化趋势是先急剧下降,后趋于平缓,再稍有降低,最后又明显上升,在弱碱环境溶液中的腐蚀速率最小,强酸环境溶液中的腐蚀速率最大。合金的腐蚀速率与Cl-离子浓度呈现4次方的函数关系,满足函数方程:y = 8.3728-86.873 * + 402.2092 * 2-544.4629 * 3+ 232.9160 * 4其中:y—腐蚀速率;x—Cl-浓度当Cl-浓度为0.18mol/L时,合金的腐蚀速率最小。
【关键词】：HAl77-2 正交试验 耐腐蚀性能
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 黄铜的腐蚀机理11-15
• 1.3 影响铜合金腐蚀行为的因素15-16
• 1.4 合金元素对黄铜耐蚀性的影响16-19
• 1.5 黄铜耐蚀性的研究现状19-22
• 1.6 研究目标及内容22-23
• 1.6.1 研究目标22
• 1.6.2 研究内容22-23
• 第二章 实验过程与方案23-30
• 2.1 试验工艺流程23-24
• 2.2 合金的制备24-26
• 2.2.1 合金成分设计24
• 2.2.2 熔炼与铸造24
• 2.2.3 冷轧工艺24-25
• 2.2.4 退火工艺25-26
• 2.3 腐蚀试验26-28
• 2.3.1 静态腐蚀试验26-27
• 2.3.2 电化学试验27-28
• 2.4 力学性能测试28-29
• 2.5 其他检测与分析29-30
• 第三章 多元HAl77-2 合金成分优化30-49
• 3.1 单因素试验30-33
• 3.2 多元合金化试验设计33-34
• 3.3 合金元素B、Sn、Ce对合金铸态组织的影响34-37
• 3.4 合金元素B、Sn、Ce对试样硬度值的影响37
• 3.5 静态腐蚀试验结果37-42
• 3.6 合金试样腐蚀后形貌分析42-44
• 3.7 合金元素B、Sn、Ce对试样电化学的影响44-46
• 3.8 验证试验46-47
• 3.9 本章小结47-49
• 第四章 不同处理工艺对优化后合金耐蚀性的影响49-62
• 4.1 扩散退火工艺对合金耐蚀性的影响49-51
• 4.2 冷加工对合金耐蚀性的影响51-52
• 4.3 再结晶退火工艺对合金电化学性质的影响52-56
• 4.4 不同再结晶退火温度的合金试样力学性能比较56-57
• 4.5 不同状态下合金性能的比较57-61
• 4.5.1 合金不同状态下腐蚀速率比较57-58
• 4.5.2 合金不同状态下脱锌层厚度比较58-59
• 4.5.3 合金不同状态下电化学性质比较59-60
• 4.5.4 不同状态下合金力学性能比较60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 腐蚀剂对优化后合金耐蚀性的影响62-69
• 5.1 Cl-的影响62-65
• 5.2 PH的影响65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 总结69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间的研究成果74-75

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本文编号：596938