CuMn12NiAl 在 CuMn12Ni 基礎上添加 1% 鋁,形成 “錳 - 鎳 - 鋁” 三重強化體系,成分范圍:銅 84.0%-86.0%,錳 11.0%-13.0%,鎳 1.5%-2.5%,鋁 0.8%-1.2%。鋁的加入使抗拉強度突破 750MPa,同時保持良好的耐蝕性,成為重載海洋設備的核心材料。
1% 的鋁與錳、鎳形成金屬間化合物(如 AlMnNi),硬度 HV300,均勻分布在基體中,使強度比 CuMn12Ni 提升 15%,屈服強度達 600MPa。某深海探測器的 CuMn12NiAl 耐壓殼體,厚度 50mm,在 7000 米水深(70MPa 壓力)下,變形量≤0.1%,無滲漏風險。
耐蝕性在惡劣環(huán)境中表現(xiàn)卓越,在含硫天然氣環(huán)境中,年腐蝕速率 0.01mm,某油氣開采平臺的閥門部件,使用 3 年無點蝕,密封性能穩(wěn)定。其抗疲勞性能突出,10?次循環(huán)應力下,疲勞強度達 350MPa,某海浪發(fā)電機的傳動齒輪,運行 5 年無疲勞裂紋。
加工性能適配重型制造,熱鍛溫度 900℃,變形量 50% 后仍無裂紋,某大型齒輪的齒坯經(jīng)鍛造后,表面粗糙度 Ra12.5μm,無需粗加工即可進行齒形加工。切削需用硬質(zhì)合金刀具,進給速度 80m/min,可獲得 Ra3.2μm 表面。
制備工藝注重鋁的均勻分布,熔煉時鋁以純鋁塊形式加入(溫度 1180℃),攪拌 25 分鐘避免偏析。鑄造采用砂型與金屬型復合工藝,大型件用砂型(尺寸精度 ±1mm),關鍵部位用金屬型。850℃固溶處理后水淬,再經(jīng) 450℃時效 3 小時,使強化相充分析出。
應用集中在極端重載場景:深海裝備的結(jié)構件、軸承;海洋工程的巨型螺栓(直徑≥100mm);重型船舶的主機曲軸;油氣開采的高壓閥門,使用壽命達 15 年以上。
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