北京科技大学张博威团队：增材制造镍铝青铜合金的制备与腐蚀行为研究进展

2024-05-09 14:45:57 作者：铜业工程来源：铜业工程分享至：

《铜业工程》2024年第1期论文《增材制造镍铝青铜合金的制备与腐蚀行为研究进展》，由北京科技大学新材料技术研究院刘明泽硕士供稿。论文全部作者分别是：刘明泽¹，周礼龙²，左鹏程¹，郭朗¹，张泽群¹，何淑洁¹，吴俊升¹，张博威¹；作者单位分别是：1.北京科技大学新材料技术研究院；2.航天工程装备（苏州）有限公司。

内容聚焦

镍铝青铜合金因具有较好的延展性、强度、断裂韧性及耐腐蚀性而广泛应用于石油、航空工业和船舶应用等领域。传统铸造等工艺制备的镍铝青铜合金具有复杂的物相组成，在严苛的服役环境条件下容易发生严重的腐蚀失效。

近年来，增材制造技术在铜合金加工领域发展迅速。基于快速非平衡凝固特性，可以通过显微组织调控来提高铜合金的机械性能，并有望提升其在严苛服役环境中的耐腐蚀性能。制备镍铝青铜的主要增材制造方法有粉床熔融技术和定向能沉积技术。相比于传统铸造，增材制造技术制备的镍铝青铜合金具有更低的缺陷密度。此外，合金因受到局部高温梯度和快速凝固的影响，得到细小而均匀的晶粒，并且析出相分布更为均匀。

图1 (a-i, a-ii)铸态镍铝青铜和(c-i, c-ii)增材制造镍铝青铜合金的SEM图像

目前，增材制造镍铝青铜合金的制备工艺及性能优化研究还处于起步阶段。针对其对合金耐腐蚀性能影响的研究主要以选相腐蚀为主，镍铝青铜合金是一种典型的多相合金，在酸性环境中，合金中的相表面电位比α相低，因此κ相处会首先发生腐蚀。然而，在中性含氯溶液中，由于κ相富含Al，形成氧化铝保护膜后，其表面电位比α相更高，导致处于阴阳极相交替分布处的α相更容易发生腐蚀。前期研究表明，β’相内部的高应力马氏体结构在中性含氯溶液中容易优先发生腐蚀，而增材制造镍铝青铜合金中β’相含量降低，故具有更好的耐腐蚀性能。

为了改善增材制造镍铝青铜合金的性能，本文列举了基于不同增材制造技术制备的镍铝青铜合金，围绕合金的显微组织、力学性能以及腐蚀行为展开深入探讨，进一步对比分析了不同制备工艺参数和热处理工艺与镍铝青铜显微组织的关联机制对其腐蚀行为的影响规律，深入分析了固溶处理、时效处理、淬火处理、退火处理等对镍铝青铜合金微观结构特征的影响。通过构建增材制造镍铝青铜制备工艺-显微组织特征-耐腐蚀性能之间的内禀关系，为高性能增材制造镍铝青铜的设计优化及应用提供理论基础和实践指导。

虽然已有大量关于传统镍铝青铜合金制备方法及力学性能研究，但仍然缺少合金腐蚀行为机理的系统研究，关于增材制造镍铝青铜合金耐腐蚀性能的探讨更为匮乏，仍有诸多问题有待解决。例如，除了常见的均匀腐蚀和选相腐蚀以外，还缺少更多其他腐蚀形式的研究；不同的热处理制度对镍铝青铜合金的腐蚀性能差别较大，仍需要不断探索最佳的热处理制度来保证稳定提升合金的耐腐蚀性能。因此，要想获得理想的增材制造镍铝青铜耐腐蚀性能，还需更多的研究来揭示其潜在的腐蚀机制。

文章下载及引用

①刘明泽，周礼龙，左鹏程，郭朗，张泽群，何淑洁，吴俊升，张博威. 增材制造镍铝青铜合金的制备与腐蚀行为研究进展 [J]. 铜业工程,2024(1):54-66.

②LIU Mingze，ZHOU Lilong，ZUO Pengcheng，GUO Lang，ZHANG Zequn，HE Shujie，WU Junsheng，ZHANG Bowei. Preparation and Corrosion Behavior of Additive Manufactured Nickel-Aluminum Bronze Alloys [J]. Copper Engineering, 2024(1):54-66.

doi: 10.3969/j.issn.1009-3842.2024.01.006

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