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随着我国“一带一路”、“科技兴海”等重大战略工程的实施,对耐蚀铜合金的需求日益迫切。以海洋工程用耐蚀铜合金为例,年需求量约40万吨,年产值约350亿元。同时,复杂多变的海洋条件使得耐蚀铜合金的服役条件日益苛刻,关键部件的安全可靠性越来越高,对合金的耐蚀性能提出了更高要求。然而,目前研究和应用较多的传统黄铜、B10、B30等耐蚀铜合金无法满足高端领域使用要求。因此,在传统Cu-Ni系耐蚀铜合金的基础上,开展苛刻服役条件下新型高耐蚀铜合金的设计开发以及耐蚀机理研究,对于我国海洋工程用耐蚀铜合金的基础理论研究和工程化应用具有重要意义。本文针对上述问题,在传统Cu-Ni系耐蚀铜合金的基础上,通过添加Al、Fe、Mn、RE等微合金化元素,制备了新型Cu-Ni-Al耐蚀铜合金;通过静态人工海水全浸试验,研究了海水浸泡时间对合金腐蚀速率和腐蚀形貌的影响规律,揭示了稀土添加量与耐蚀性能的内在关联;通过电化学测试手段,研究了海水浸泡时间与合金电化学阻抗谱等电化学性能的内在联系,探索了稀土添加量对合金电化学行为的影响规律;通过海水冲刷试验,研究了冲刷速度和时间对合金腐蚀速率和腐蚀形貌的影响规律,揭示了稀土对合金冲刷腐蚀行为的作用机制。研究结论如下:1.浸泡条件下,Cu-Ni-Al合金和添加0.014%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金的腐蚀速率变化规律均为:初期腐蚀速率较大,随浸泡时间延长,合金表面钝化膜开始形成并逐渐完善,合金腐蚀速率降低并趋于平稳;在浸泡条件下,随着稀土的添加,合金耐腐蚀性能提高,腐蚀速率降低,168 h时添加0.014%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金腐蚀速率分别比Cu-Ni-Al合金降低26%和29%,添加0.035%RE的Cu-Ni-Al合金耐腐蚀性最好。2.浸泡条件下,Cu-Ni-Al合金和添加0.014%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金的电化学行为变化规律相同,在浸泡初期,12 h时电化学阻抗谱中开始出现容抗弧,此时合金表面已经开始形成钝化膜,随浸泡时间延长,容抗弧半径增大,三种合金均在168 h时达到稳定,合金表面钝化膜处于溶解与生成的动态平衡之中;在浸泡条件下,随着稀土的添加,合金自腐蚀电位提高,腐蚀电流密度降低,添加0.035%RE的Cu-Ni-Al合金自腐蚀电流密度最低为2.179×10-6 A·cm-2,比Cu-Ni-Al合金和添加0.014%RE的Cu-Ni-Al合金分别降低24.2%和24.1%。3.在流动海水中,相同流速下Cu-Ni-Al合金和添加0.014%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金的腐蚀速率变化规律均为:初期腐蚀速率较高,随冲刷时间延长,合金腐蚀速率降低并趋于稳定,合金表面钝化膜随时间延长逐渐完善,性能提高;不同流速下Cu-Ni-Al合金和添加0.014%RE、0.035%RE的Cu-Ni-Al合金的腐蚀速率变化规律有所差异,1.5 m/s条件下初期12 h到24 h时合金腐蚀速率降低较快,合金表面钝化膜形成后较为稳定不易受到破坏;24 h到96 h期间随着流速增大,合金腐蚀速率升高,合金表面钝化膜易受到海水冲击作用而破坏;96 h后合金腐蚀速率趋于稳定,合金表面钝化膜已经达到稳定状态。4.在流动海水中,随着稀土添加,合金耐腐蚀性能提高,在1.5 m/s和3.0m/s流速下,合金腐蚀速率相差不大,但添加稀土的合金钝化膜性能较好,合金腐蚀速率降低较快;在5.0 m/s流速下合金初期腐蚀速率差异较小,随时间延长,添加稀土的合金腐蚀速率较低,合金钝化膜性能更优,耐蚀性能提高,添加0.035%RE的Cu-Ni-Al合金腐蚀速率为0.1488 g·m-2·h-1,腐蚀速率比Cu-Ni-Al合金降低43%。