换热器用Cu-3Ag-0.5Zr合金板的研制
2021-01-02操齐高李海港贾志华雷睿超
戎 万,操齐高,郑 晶,李海港,张 浩,贾志华,雷睿超
(1.西北有色金属研究院,西安 710016;2.武汉船用电力推进装置研究所,武汉 430064)
引言
国内外航空航天和航海工业的发展如火如荼,对动力装置燃烧系统的要求也越来越高,不但要求能源材料具有较好的使用性能,还需要燃烧室或换热器具有较高的换热效率和可靠性[1-3]。能源材料已经转向使用氢能和核能,这样的新能源不但能源效率高还清洁无污染[4,5]。但高热值的氢在燃烧时,换热器须承受较高的温度、压力以及较为苛刻的腐蚀环境,因此要求换热器的制备材料必须具有更高的强度和更优异的导热性、耐蚀性[6]。
国外率先对换热器的制备材料进行了研究,已经开发出了各类铜合金功能材料,如Cu-Zr、Cu-Cr-Zr、Cu-8Cr-4Nb等。这些材料不但综合性能优异,大部分还具有成熟的熔炼和加工成型工艺[7-9]。其中,Cu-Zr合金是应用较成熟的换热器材料,其Zr含量通常为0.15%~0.35%,经过固溶+形变+时效处理后,析出的第二相会显著提高合金的力学性能和导热性。国内自20世纪60年代开始自主研制板翅式换热器,深入研究了板翅的原材料及焊接工艺,并且成功制造了高性能的铝制板翅式换热器[10]。虽然取得了一定得成果,但国产板翅式换热器的制备材料主要为铝合金和不锈钢,其综合性能不佳。我国对换热器用高性能铜合金的研究始于20世纪80年代,虽然目前已经将Cu-Zr投入使用,但主要是仿制的国外牌号合金,缺乏材料研究的自主创新[11]。Cu-3Ag-0.5Zr合金对应美国的Narloy-Z合金,是一种析出强化型铜合金,具有优异的综合性能,但由于欧美的技术封锁,国内一直无法实现该合金的大规模生产与应用[12]。……
