Коррозионно-стойкий сплав на основе меди

 

Изобретение относится к производству коррозионно-стойких сплавов на основе меди для изготовления паяно-сварных конструкций энергетических установок, работоспособных в агрессивной окислительной среде в интервале температур от - 196 до 600^oС. Сплав имеет следующий химический состав, мас.%: никель 17,2-19,0, титан 0,5-0,7, цирконий 0,1-0,23, медь - остальное. При сохранении высокой пластичности и коррозионной стойкости сплав имеет высокую прочность. 2 табл.

Изобретение относится к области производства коррозионно-стойких сплавов на основе меди, предназначенных для изготовления паяно-сварных конструкций энергетических установок, работоспособных в агрессивной окислительной среде в интервале температур от - 196 до 600^oС.

Сплавы, предназначенные для изготовления паяно-сварных конструкций энергетических установок, работоспособных в агрессивных средах, например в атмосфере фтора и в широком интервале температур, должны обладать высокой теплопроводностью, коррозионной стойкостью, повышенными механическими свойствами - прочностью и пластичностью. К таким сплавам можно отнести сплавы на основе меди, основным легирующим элементом которых является никель.

Известен сплав на основе меди, имеющий следующий химический состав, мас. %: Никель - 7,0-8,0 Алюминий - 1,9-2,6 Железо - 0,3-0,8 Медь - Остальное (см. автор. свид. СССР 248228, кл. С 22 С 9/06).

Сплав является коррозионно-стойким в морской воде и обладает повышенными механическими свойствами: σ_в = 70 кгс/мм², σ_0,2 = 50 кгс/мм², δ = 10%. Он подвержен прокатке и прессованию.

Однако относительно низкое содержание никеля в сплаве не позволяет ему быть работоспособным в агрессивной окислительной среде, например в атмосфере фтора.

Известен сплав на основе меди, имеющий следующий химический состав, мас. %: Никель - 6,1-16,1 Алюминий - 0,6-2,2 Титан - 0,85-0,89 Медь - Остальное
(см. патент Англии 1582428, кл. С 7 А).

Данный сплав содержит больше никеля, чем предыдущий (до 16%), что обеспечивает ему достаточную коррозионную стойкость в агрессивных средах. Он имеет высокую прочность и твердость после предварительной нагартовки и старения: σ_0,2~90 кгс/мм², HV=219.

Однако пластичность сплава чрезвычайно мала: δ= 0,8-1,3%, что резко снижает его технологичность и не позволяет применить в паяно-сварных конструкциях.

Известен сплав на основе меди - мельхиор, имеющий следующий химический состав, мас.%:
Никель - 18,0-20,0
Медь - Остальное
(см. А. П. Смирягин и др. "Промышленные цветные металлы и сплавы". - Справочник. - М.: Металлургия, 1974, с. 321).

Сплав является коррозионно-стойким в агрессивных окислительных средах, технологичен, хорошо сваривается и паяется за счет высокой пластичности - относительное удлинение при 20^oС ~35%.

Однако этот сплав недостаточно прочный: при комнатной температуре кратковременная прочность составляет ~ 40 кгс/мм², а при 600^oС - около 15 кгс/мм². На этом основании его нельзя применить в узлах высоконагруженных энергетических установок.

Задача изобретения - создание коррозионно-стойкого сплава на основе меди, пригодного для изготовления паяно-сварных конструкций энергетических установок, работоспособных в агрессивной среде - фторе в широком интервале температур.

Задача решена за счет того, что коррозионно-стойкий сплав на основе меди, содержащий никель и медь, дополнительно содержит титан и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Никель - 17,2-19,0
Титан - 0,5-0,7
Цирконий - 0,1-0,23
Медь - Остальное.

Технический результат - повышение прочности сплава при сохранении высокой пластичности и коррозионной стойкости.

Введение в данный сплав титана и циркония позволяет получить в нем две дисперсионно-упрочняющие фазы: Ni₃Ti и Cu_зZr. Наличие в сплаве этих фаз при повышенном содержании никеля позволяет обеспечивать высокую прочность в сочетании с высокой пластичностью и коррозионной стойкостью.

Химические составы предложенного и известного сплавов представлены в таблице 1.

Были получены плавки предложенного и известного сплавов с химическим составом, указанным в таблице 1. Из них изготавливались горячедеформированные прутки, которые после механической обработки и отжига при температуре 800-850^oС подвергались механическим испытаниям.

В таблице 2 представлены механические свойства предложенного и известного сплавов.

Анализ таблицы показал, что прочность заявленного сплава выше прочности известного как при комнатной температуре, так и при 600^oС, а пластичность его удовлетворяет требованиям, предъявляемым к паяно-сварным конструкциям.

Испытания в окислительной среде - фторе показали, что сплав имеет высокую коррозионную стойкость как в среде жидкого, так и в среде газообразного фтора. После испытании сплава в таких средах в течение 60 мин не было обнаружено в нем признаков коррозии.

Приведенные данные показывают, что предложенный сплав возможно использовать в паяно-сварных конструкциях энергетических установок в агрессивной окислительной среде в широком интервале температур.

Формула изобретения

Коррозионно-стойкий сплав на основе меди, содержащий никель и медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Никель - 7-19,0
Титан - 0,5-0,7
Цирконий - 0,1-0,23
Медь - Остальноео

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.06.2010

Извещение опубликовано: 27.06.2010        БИ: 18/2010

---