CuMn12Ni 以 “12% 锰 + 2% 镍” 的复合配方,在铜合金中构建高强度与耐蚀性体系,成分范围:铜 85.0%-87.0%,锰 11.0%-13.0%,镍 1.5%-2.5%,铁≤0.5%。这种高合金含量设计使抗拉强度达 650-700MPa,同时具备优异的海水耐蚀性,成为海洋工程的关键材料。
12% 的锰形成 γ 相固溶体,经加工硬化后强度显著提升,2% 的镍则细化晶粒并促进钝化膜形成,在 3.5% NaCl 溶液中,年腐蚀速率仅 0.015mm,比普通黄铜降低 70%。某海洋平台的 CuMn12Ni 紧固螺栓,直径 20mm,在潮间带环境中使用 5 年,锈蚀深度仅 0.03mm,预紧力保持率 85%。
力学性能全面优异,屈服强度 500-550MPa,延伸率 15%-20%,布氏硬度 180-200HB,能承受剧烈冲击载荷。某船舶推进器的 CuMn12Ni 传动轴,在 1000r/min 转速下,承受 5000N・m 扭矩无塑性变形,运行 1000 小时后,轴颈圆度误差≤0.01mm。
耐磨性能适合摩擦部件,滑动摩擦系数 0.18,某海水泵的 CuMn12Ni 叶轮,在含沙海水中运行 3000 小时,叶片磨损量 0.1mm,流量衰减仅 3%。其焊接性能通过特殊工艺保障,采用镍基焊丝焊接后,焊缝强度达母材的 80%,某海底管道的焊接接头,水压试验 20MPa 无泄漏。
制备工艺需控制相结构,熔炼温度 1150℃,锰以电解锰形式加入,镍以纯镍板加入,搅拌 30 分钟确保均匀。铸造采用金属型,冷却速度 100℃/s,获得细晶组织(晶粒尺寸 30-50μm)。热轧变形量 60% 后,经 500℃退火 2 小时,消除应力并稳定性能。
应用集中在海洋领域:船舶的螺旋桨轴、尾轴套筒;海洋风电的水下连接件;海水淡化设备的高压泵部件;港口机械的齿轮、轴承,耐海水腐蚀寿命达 10 年。
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