CuZn40Al1 是一种含 1% 铝的高锌黄铜,成分范围为铜 58%-60%、锌 38%-40%、铝 0.8%-1.2%,杂质总含量≤0.5%。40% 锌提供高强度基础,1% 铝的加入使其耐蚀性比 CuZn40 提升 30%,抗拉强度达 610-640MPa,成为潮湿环境中结构部件的专用材料。
铝元素的加入是其性能核心,铝与铜形成 CuAl₂强化相(硬度 HV280),并在合金表面形成致密的 Al₂O₃保护膜,显著提升了耐蚀性。某沿海地区的电缆支架采用该合金后,在盐雾环境中暴露 4000 小时,锈蚀面积仅 8%,远低于 CuZn40 的 35%。在工业废水环境中,年腐蚀速率 0.012mm,某污水处理设备的格栅框架使用 3 年,无明显腐蚀,结构强度保持率达 95%。
40% 锌形成的 β 相基体配合铝的强化,使合金在室温下抗拉强度达 610MPa 以上,屈服强度 360-390MPa,延伸率 15%-18%,某化工管道的法兰在 3MPa 压力下,密封面变形量≤0.02mm,确保无泄漏。其冲击韧性达 65J/cm²,某破碎机的颚板在 600N 冲击下,无裂纹且变形量≤0.06mm。
加工性能需匹配高温工艺,热锻温度 810℃时,变形量 50% 后无裂纹,某闸门的启闭机齿轮经锻造后,齿面硬度达 HB195,耐磨性比 CuZn40 提高 35%。焊接采用铜铝焊丝,焊后经 500℃时效处理,接头强度达母材的 80%,某海水管道焊接后,水压试验 8MPa 无渗漏。
制备工艺需控制铝的氧化,真空熔炼时(真空度 10⁻⁴Pa),铝以铝铜中间合金形式加入 1040℃的铜液中,搅拌 30 分钟确保均匀。铸造采用砂型,铸件经 860℃固溶处理后水淬,再经 460℃时效 2 小时,析出强化相。
应用集中在腐蚀环境结构部件:沿海地区的电缆支架、系泊件;化工的管道法兰、泵体;污水处理设备的格栅、支架;闸门的启闭机齿轮等,兼顾高强度与耐蚀性。
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