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镍铝青铜是铝青铜家族中的一员,因其在耐均匀腐蚀、耐空泡腐蚀和腐蚀疲劳强度方面与超级不锈钢相当,以及具有杰出的耐磨性能、焊接性能和抗海生物污染能力等,是舰船用螺旋桨、海水管系、泵和阀等海洋设备的主要结构材料,因此研究提高镍铝青铜合金的性能具有重大意义。本文针对镍铝青铜的成分配比,适当提高Al、Fe的含量并对微合金化(Zr、Sr、Sc)工艺等进行了研究探索,对其显微组织、硬度、均匀腐蚀性能、电化学腐蚀性能、摩擦性能以及拉伸性能进行了研究,所取得的创新性成果如下: (1)与未微合金化铸态镍铝青铜(Cu-8.72Al-5.22Fe-4.54Ni-1.08Mn-0.57Zn)相比,锆微合金化铸态镍铝青铜(Cu-9.92Al-5.24Fe-4.43Ni-1.07Mn-0.52Zn-0.045Zr)的相组成无显著变化,都由α相、β相(高温相)和κ相(包括κⅠ、κⅡ、κⅢ和κⅣ)组成,但是α相、κⅢ相和κⅣ相均显著细化。锆微合金化铸态镍铝青铜的硬度由212.1HV提高到229.3 HV,硬度提高了8.1%;均匀腐蚀速率(0.0229 mm·a-1)和电化学腐蚀速率(0.2619 mm·a-1)分别降低了5.37%和8.45%;摩擦系数(0.022)降低了12.7%;抗拉强度为由655.2 MPa提高到了721.8 MPa,提高了10.2%,屈服强度(295.3MPa)提高了25.6%,但是延伸率降低到了18.0%。 (2)与未微合金化铸态镍铝青铜(Cu-8.72Al-5.22Fe-4.54Ni-1.08Mn-0.57Zn)相比,锆、锶微合金化铸态镍铝青铜(Cu-9.86Al-5.84Fe-4.46Ni-1.03Mn-0.6Zn-0.045Zr-0.03 Sr)的组织同样由α相、β相(高温相)和κ相组成,但α相、κⅢ相和κⅣ相均明显细化。锆、锶微合金化铸态镍铝青铜的硬度(216.0HV)提高了1.8%;均匀腐蚀速率(0.0235mm·a-1)和电化学腐蚀速率(0.1441 mm·a-1)分别降低了2.9%和49.6%;摩擦系数(0.0233)降低了7.5%;抗拉强度(671.1MPa)和屈服强度(240.3MPa)分别提高了2.4%和2.2%,但是延伸率降低到了14.7%。 (3)与未微合金化铸态镍铝青铜(Cu-8.72Al-5.22Fe-4.54Ni-1.08Mn-0.57Zn)相比,锆、锶和钪微合金化铸态镍铝青铜(Cu-9.97Al-5.4Fe-4.52Ni-1.05Mn-0.62Zn-0.045Zr-0.029Sr-0.057Sc)的组织同样由α相、β相和κ相组成,但α相、κⅢ相和κⅣ相均显著细化。锆、锶和钪微合金化铸态镍铝青铜的硬度由212.1HV提高到240.7HV,硬度提高了13.4%;均匀腐蚀速率(0.0230mm·a-1)和电化学腐蚀速率(0.1432mm·a-1)分别降低了4.96%和49.9%;摩擦系数(0.0193)降低了23.4%;抗拉强度由655.2MPa提高到710.4 MPa,提高了8.4%,屈服强度(294.9MPa)提高了25.4%,但是延伸率降低到了16.6%。 本文的研究为耐磨、耐腐蚀、高强镍铝青铜的开发提供了相关的技术依据,以期为我国海洋事业的发展作出贡献。