當(dāng)前我國正處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期,潛力無限的海洋經(jīng)濟(jì)無疑將成為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增長(zhǎng)點(diǎn)。發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)離不開海工裝備的大規(guī)模應(yīng)用,海工裝備功能的實(shí)現(xiàn)依賴于材料技術(shù),然而海洋工程設(shè)施和裝備長(zhǎng)期處于苛刻的海洋環(huán)境中,材料的耐蝕性能具有舉足輕重的作用。
銅合金是一種重要的海洋工程用材料,它包括用于船舶、海上采油平臺(tái)、濱海電廠和海水淡化工廠等的海水冷卻系統(tǒng)的各種白銅,以及用于船舶螺旋槳的各種青銅、黃銅等。海水冷卻系統(tǒng)一般由泵、閥門、管線和熱交換器等金屬部件組成,由于長(zhǎng)期輸運(yùn)海水作為冷卻介質(zhì),必然面臨海水腐蝕的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。船舶螺旋槳的大型化使其鑄造缺陷更加突出,加之艦船高速化的發(fā)展趨勢(shì),進(jìn)一步加劇了螺旋槳的空蝕、沖蝕和腐蝕問題。目前,我國船用換熱器、冷凝器、螺旋槳等銅合金部件制造業(yè)的水平還有待提高,國產(chǎn)的船用銅合金部件與國外知名廠家的產(chǎn)品相比質(zhì)量水平偏低,耐蝕性較差,使用壽命偏短。
為把我國從銅合金加工大國提升為加工強(qiáng)國,滿足我國造船和海洋工程建設(shè)的需要,我國已把銅加工材料納入了國家創(chuàng)新、國家安全工程的關(guān)鍵材料,啟動(dòng)的17個(gè)重大專項(xiàng)中有9項(xiàng)涉及銅加工材料,“有色金屬工業(yè)十二五規(guī)劃”重點(diǎn)科研項(xiàng)目中有6項(xiàng)關(guān)于銅加工材料,其中一項(xiàng)專門針對(duì)耐蝕銅合金。
從事海洋工程的科研和技術(shù)人員,不僅要積極投入到科技攻關(guān)項(xiàng)目中去解決銅合金材料的有關(guān)難題,也要系統(tǒng)掌握大量資料、數(shù)據(jù),要了解和熟悉有關(guān)銅合金在海洋環(huán)境中服役的多方面知識(shí)和信息,包括銅合金材料本身的知識(shí),海水環(huán)境的腐蝕特點(diǎn)及合金部件承受的工況條件等。雖然銅合金的海水腐蝕已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間的研究歷史,也積累了大量數(shù)據(jù),但這些數(shù)據(jù)分散于各種手冊(cè)和文獻(xiàn)之中,并沒有得到很好的歸納和總結(jié),對(duì)于海洋工程技術(shù)人員和相關(guān)科研人員來說,查閱起來很不方便。另外,隨著冶金技術(shù)的發(fā)展,原有種類銅合金的質(zhì)量都有了顯著提高,銅合金新材料和涂層制備新技術(shù)也不斷涌現(xiàn),這些銅合金新材料和新型涂層的海水腐蝕數(shù)據(jù)主要分散于最新的期刊或會(huì)議文獻(xiàn)之中,已有的海水腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè)當(dāng)然無法反映這些變化。因此,急需將各種艦船與海洋工程用銅合金的最新海水腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理和歸納,建立銅合金海水腐蝕數(shù)據(jù)庫,編著最新的銅合金海水腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè)和研究進(jìn)展。
編者正是基于上述背景需求編寫了本書。書中第1章概述了艦船和海洋工程用銅合金的應(yīng)用、分類和牌號(hào)、冶金學(xué)、腐蝕性能及腐蝕類型,第2章至第5章分別對(duì)紫銅、黃銅、青銅、白銅四大類海洋工程用銅合金從其牌號(hào)、成分、組織結(jié)構(gòu)/熱處理制度、腐蝕形式、腐蝕機(jī)理、耐蝕性影響因素、研究新趨勢(shì)與新技術(shù)等多方面進(jìn)行了詳細(xì)論述,其中還包含從20世紀(jì)90年代以來在國內(nèi)外多個(gè)期刊或會(huì)議論文中發(fā)表的有關(guān)紫銅、黃銅、青銅、白銅四大類銅合金的最新研究成果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)于艦船和海洋工程用銅合金的加工、使用、研究等相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和科研人員具有重要參考價(jià)值。
全書第1章由鄭玉貴、姚治銘編寫,第2章由胡紅祥、馬愛利編寫,第3章由張連民編寫,第4章由宋亓寧、鄭玉貴編寫,第5章由馬愛利、鄭玉貴編寫。
感謝國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2014CB643300)、國家材料環(huán)境腐蝕平臺(tái)專項(xiàng)項(xiàng)目和中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)著作出版基金對(duì)本書的資助;感謝國家材料環(huán)境腐蝕平臺(tái)為本書提供了有力的數(shù)據(jù)支持;感謝北京有色金屬研究總院的趙月紅高工和鋼鐵研究總院舟山海洋腐蝕研究所的金威賢所長(zhǎng)對(duì)本書初稿提出的諸多有益的修改意見;特別感謝國家材料環(huán)境腐蝕平臺(tái)主任李曉剛教授對(duì)本書編寫過程的關(guān)心、鼓勵(lì)和支持。
鑒于編者學(xué)識(shí)水平有限,書中不足之處難免,謹(jǐn)請(qǐng)同行專家、學(xué)者和讀者斧正。
編者
第1章概論1
1.1銅和銅合金在艦船和海洋工程中的應(yīng)用1
1.2銅及其合金的分類、牌號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)化2
1.3銅合金的合金化原則、組織結(jié)構(gòu)與相變3
1.4艦船和海洋工程用銅合金的腐蝕4
1.4.1海洋環(huán)境的腐蝕特性4
1.4.2銅及銅合金在海洋環(huán)境中的耐蝕性5
1.4.3銅合金的局部腐蝕類型6
參考文獻(xiàn)10
第2章紫銅在海水中的腐蝕行為和數(shù)據(jù)11
2.1紫銅在海水中的腐蝕行為11
2.1.1常見海洋工程用紫銅的牌號(hào)和成分11
2.1.2紫銅的組織、力學(xué)性能和熱處理13
2.1.3海洋工程用紫銅的常見腐蝕類型16
2.1.4海洋工程用紫銅的腐蝕產(chǎn)物膜17
2.1.5影響紫銅耐蝕性能的因素17
2.1.6研究新趨勢(shì)、新技術(shù)18
2.2紫銅在海水中的腐蝕數(shù)據(jù)20
參考文獻(xiàn)34
第3章黃銅在海水中的腐蝕行為和數(shù)據(jù)36
3.1黃銅在海水中的腐蝕行為37
3.1.1常見海洋工程用黃銅的牌號(hào)及成分37
3.1.2熱處理對(duì)黃銅組織、性能的影響39
3.1.3海洋工程用黃銅的常見腐蝕類型47
3.1.4黃銅的腐蝕產(chǎn)物膜53
3.1.5影響黃銅耐蝕性能的因素56
3.1.6研究新趨勢(shì)、新技術(shù)60
3.2黃銅在海水中的腐蝕數(shù)據(jù)63
參考文獻(xiàn)136
第4章青銅在海水中的腐蝕行為和數(shù)據(jù)139
4.1青銅在海水中的腐蝕行為139
4.1.1青銅的分類139
4.1.2青銅的損傷形式147
4.2青銅在海水中的腐蝕數(shù)據(jù)164
參考文獻(xiàn)212
第5章白銅在海水中的腐蝕行為和數(shù)據(jù)216
5.1白銅在海水中的腐蝕行為217
5.1.1銅-鎳合金的成分、組織與熱處理217
5.1.2銅-鎳合金的牌號(hào)218
5.1.3銅-鎳合金中各合金元素的作用220
5.1.4銅-鎳合金的腐蝕形式222
5.1.5銅-鎳合金在海水中的腐蝕機(jī)理224
5.1.6銅-鎳合金在海水中的腐蝕產(chǎn)物膜226
5.1.7銅-鎳合金在海水中耐蝕性的影響因素230
5.1.8研究新趨勢(shì)、新技術(shù)232
5.2白銅在海水中的腐蝕數(shù)據(jù)234
參考文獻(xiàn)269