空蚀是指由于液体内部压力的起伏引起液体蒸汽以及溶于液体中的气体的形核、生长及溃灭的空化过程所造成的损害,又称为汽(气)蚀。因难以对付而被称为“癌症”。 据统计,大量水轮机、船舵及螺旋桨因为空蚀而发生了各种损伤。
许多大型螺旋桨由镍铝青铜(NAB)铸造而成 ,铸态NAB组织粗大,不均匀,有铸造孔洞,严重影响其机械、耐腐蚀/空蚀性能。搅拌摩擦处理(FSP)来源于搅拌摩擦焊(FSW),在材料熔点以下进行,同时能够避免熔焊引入的气孔、涂层结合力较差问题。
本工作基于FSP能够使材料组织细化、均匀化,提高材料的强度和塑性等机械性能这些优点,运用失重法、形貌观察及电化学测量探究能否提高镍铝青铜耐空蚀性能,耐腐蚀性能,延长螺旋浆寿命。结果表明:
(1)不同FSP参数下搅拌区沿板厚方向均包括魏氏体,板条状,等轴晶以及波纹状四种不同组织。其中1200/50-double等轴晶组织所占比例最大。
(2)1200/50-double因组织最均匀,表现出最优的腐蚀性能。
(3)不同FSP参数下的空蚀性能均明显高于as-cast,但他们之间空蚀性能很接近,1200/100因表面晶粒最小,表现出稍高的耐空蚀性;1200/50-double因具有较高的塑性以及进一步均匀化的组织,耐空蚀性仅次于1200/100.
(4)搅拌区四种不同组织中,由于等轴晶区组织均匀,在3.5%NaCl中形成保护性最好的腐蚀产物膜,腐蚀性能最好。波纹状组织因晶粒最为细小,硬度最高,耐空蚀性能最好。