ZCuAl8Mn13Fe3Ni2 是在 ZCuAl8Mn13Fe3 基礎(chǔ)上添加鎳元素的升級型鋁青銅，成分嚴(yán)格控制為銅 66%-71% 、鋁 7%-9% 、錳 12%-14% 、鐵 2.5%-3.5% 、鎳 1.5%-2.5% ，雜質(zhì)總含量≤1.0%，其中硫≤0.01%（避免形成硫化物脆化）、鉛≤0.05%（防止耐蝕性下降）。2% 左右的鎳元素是性能升級的關(guān)鍵，在保留高韌性與耐磨性的基礎(chǔ)上，顯著提升耐蝕性與抗疲勞性能，室溫抗拉強(qiáng)度≥630MPa，屈服強(qiáng)度≥340MPa，布氏硬度 170-210HB，沖擊韌性（αk）≥48J/cm2，疲勞強(qiáng)度（10?次循環(huán)）≥220MPa，延伸率 16%-20%，成為船舶螺旋槳、海洋平臺連接件、海水淡化設(shè)備部件等海洋腐蝕 + 沖擊復(fù)合工況的核心材料。

鎳的耐蝕與抗疲勞協(xié)同機(jī)制是其性能核心突破。鎳元素的加入主要通過三方面優(yōu)化性能：一是細(xì)化晶粒與組織，鎳原子（半徑 135pm）可抑制鑄造過程中晶粒長大，將合金晶粒尺寸從 ZCuAl8Mn13Fe3 的 50-80μm 細(xì)化至 20-40μm，晶界面積增加使腐蝕介質(zhì)難以穿透，3.5% NaCl 鹽霧環(huán)境中年腐蝕速率降至 0.012mm，比 ZCuAl8Mn13Fe3（0.02mm / 年）降低 40%，在海水中浸泡 5 年無點(diǎn)蝕或晶間腐蝕；二是提升氧化膜穩(wěn)定性，鎳促進(jìn)表面形成Al?O?-MnO?-NiO-Cu?O 四元復(fù)合氧化膜（厚度 7-9μm，孔隙率≤0.15%），這層膜與基體結(jié)合能達(dá) 750MPa，在海水沖刷下不易剝落，某船舶企業(yè)的螺旋槳測試顯示，該合金在海水中運(yùn)行 1 年，氧化膜厚度僅增加 0.5mm，遠(yuǎn)低于 ZCuAl8Mn13Fe3（1.2mm）；三是增強(qiáng)抗疲勞性能，鎳原子在晶界處富集，阻礙疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展，疲勞強(qiáng)度從 ZCuAl8Mn13Fe3 的 180MPa 提升至 220MPa，10?次循環(huán)后無疲勞斷裂，特別適配船舶螺旋槳 “高頻旋轉(zhuǎn) + 海水腐蝕” 的交變載荷工況。

同時，該合金保留了高錳帶來的高韌性（沖擊韌性 48J/cm2）與鐵帶來的耐磨性 —— 在海水沖刷摩擦工況（流速 2m/s、壓力 4MPa）下，磨損速率 0.015mm / 千小時，比不銹鋼（316L）的 0.025mm / 千小時降低 40%。某海水淡化廠的 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2 高壓泵葉輪（直徑 400mm），在含鹽量 3.5% 的海水環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行 3 年，葉輪磨損量僅 0.8mm，流量衰減率≤5%，而 316L 葉輪 1.5 年即因腐蝕磨損失效。

加工工藝需兼顧鎳的強(qiáng)化效果與韌性保留，鑄造采用金屬型鑄造（適合復(fù)雜形狀如螺旋槳），鑄造溫度 1130-1190℃，因鎳提升銅液流動性，鑄件可成型復(fù)雜曲面（如螺旋槳葉片曲率半徑≤50mm），致密度達(dá) 99.7% 以上。某船舶配件廠生產(chǎn)的船用螺旋槳（直徑 2m、重量 800kg），經(jīng)金屬型鑄造后，葉片表面粗糙度 Ra3.2μm，動平衡誤差≤0.5g?m，滿足船舶航行要求。熱處理工藝在 ZCuAl8Mn13Fe3 基礎(chǔ)上優(yōu)化：830-870℃×2 小時固溶（確保鎳充分固溶），水冷后經(jīng) 480-520℃×2.5 小時時效，促進(jìn) Fe?Al 與 NiAl 金屬間化合物均勻析出，時效后硬度提升至 210HB，且沖擊韌性無明顯下降（≥45J/cm2）。焊接采用氬弧焊，選用 ERCuAl-A4 專用焊絲（含鋁 8%、錳 13%、鎳 2%），焊前預(yù)熱至 300℃，焊后經(jīng) 600℃×1 小時回火，接頭耐蝕性與母材一致，某海洋平臺的焊接管道在海水中運(yùn)行 2 年，焊縫無滲漏或腐蝕。

應(yīng)用場景聚焦海洋腐蝕沖擊領(lǐng)域：船舶的螺旋槳、尾軸套，海洋平臺的系泊鏈連接件、海水輸送管道，海水淡化設(shè)備的高壓泵葉輪、反滲透膜支撐件等。在某遠(yuǎn)洋貨輪項(xiàng)目中，ZCuAl8Mn13Fe3Ni2 螺旋槳替代傳統(tǒng)銅合金后，使用壽命從 5 年延長至 8 年，每年節(jié)省船舶維護(hù)成本超 100 萬元，且因抗疲勞性能優(yōu)異，螺旋槳運(yùn)行期間無振動異響，船舶航行油耗降低 3%，充分彰顯 “高韌耐蝕 + 抗疲勞” 的核心價值，為海洋工程裝備的長周期安全運(yùn)行提供了關(guān)鍵材料支撐。