Rezistența la coroziune și caracteristicile electrochimice de bază ale aliajului de titan
1.1 Rezistența la coroziune a aliajului de titan
Aliajul de titan este recunoscut pe scară largă ca un „metal marin” și un material ideal pentru nave datorită rezistenței sale excelente la coroziune. Un număr mare de practici de inginerie marină și experimente științifice au arătat că aliajele de titan au o rezistență excelentă la coroziune în apa de mare pură, aproape fără coroziune uniformă și o rezistență excelentă la coroziune prin pitting și crăpătură. Testele pe mare de 16 ani ale Chinei în Marea Chinei de Sud, Marea Chinei de Est și Marea Galbenă au arătat că materialele din aliaj de titan nu au aproape niciun fenomen semnificativ de coroziune în apa de mare complet scufundată, în intervalul de maree și în zona de stropire. Trei ani de teste reale de expunere la mare în mediul-de adâncime de 800-1000 m în Marea Chinei de Sud au confirmat, de asemenea, că aliajele de titan au o rezistență excelentă la coroziune uniformă în medii de adâncime.
Rezistența excelentă la coroziune a materialelor din aliaj de titan în mediul cu apă de mare este atribuită în principal următoarelor cinci motive:
(1)
(Reactivitatea relativă dintre metalul titanului și oxigenul este extrem de rapidă, depășind-o pe cea a aluminiului, nichelului și oțelului inoxidabil, ceea ce determină că suprafața aliajelor de titan este dificil să existe în stare metalică într-un mediu aerob;
(2)
Aliajele de titan pot forma în mod spontan pelicule dense de oxid atât în mediul atmosferic, cât și în cel apos, fără prezența unor straturi de hidroxid liber, iar filmele lor de oxid au proprietăți excelente de ecranare și blocare;
(3)
Oxizii TiO, TiO2 și Ti2O3 formați pe suprafața metalului de titan sunt foarte stabili și au o rezistență excelentă la eroziunea ionilor de clorură;
(4)
Filmul de oxid de suprafață de titan este format prin mecanism de creștere epitaxială, cu forță interfacială puternică de legare, un raport de volum de 1,76, într-o stare de tensiune compresivă și puține defecte ale peliculei;
(5)
Filmul de oxid de pe suprafața titanului are proprietăți excelente de auto--vindecare și se va repasiva rapid și va intra într-o stare stabilă după ce a fost corodat de mediul de mediu sau deteriorat de forțele externe. Aceste caracteristici excelente determină că aliajul de titan este un material metalic natural rezistent la coroziune-.
Prin urmare, se crede în general că echipamentele de inginerie realizate din aliaj de titan pot evita problemele de coroziune, ceea ce duce la puțină luare în considerare a problemelor de coroziune și protecție a structurilor din aliaj de titan în proiectarea ingineriei maritime. Această gândire consecventă poate aduce pericole serioase pentru siguranța inginerească, în special pentru echipamentele utilizate în medii extreme, cum ar fi marea adâncă pentru o lungă perioadă de timp, problemele de siguranță ale serviciului nu pot fi ignorate.
De fapt, deși materialele din aliaj de titan au o rezistență excelentă la coroziune, ele se confruntă totuși cu probleme de deteriorare a mediului, cum ar fi degradarea performanței și defecțiunea coroziunii în mediile-de adâncime, sub factori de mediu extremi, sarcini mecanice și efecte cuplate ale comunităților microbiene. De exemplu, un studiu al Universității de Știință și Tehnologie din Beijing a constatat [10] că atunci când pH-ul apei de mare este mai mic de 2, stabilitatea și rezistența la coroziune a filmelor de pasivare din aliaj de titan scad semnificativ; Ionii de sulf și ionii de fluorură au un impact semnificativ asupra stabilității aliajelor de titan, în special atunci când concentrația ionilor de fluor depășește 0,005 mol/L, vor apărea probleme serioase de coroziune în aliajele de titan.
Marina SUA a constatat fisurarea la coroziune la stres în aliajul de titan de înaltă rezistență 13V-11Cr-3Al în timpul testelor reale de expunere la mare în Oceanul Pacific, de la 700 la 2000 de metri, iar sensibilitatea la coroziune la tensiune a zonei afectate de sudură și căldură a fost mai mare decât cea a metalului de bază. Conform cercetărilor de la Universitatea de Inginerie Harbin, Institutul de Metale, Academia Chineză de Științe, Universitatea de Nord-Est și alte instituții din China, odată cu creșterea presiunii hidrostatice de adâncime, sensibilitatea la coroziune la stres a aliajului de titan crește. Coroziunea la presiune a aliajului de titan GR5 sub presiunea hidrostatică de 20MPa este sub formă de fisurare indusă de hidrogen. Odată cu creșterea rezistenței, sensibilitatea la coroziune la stres a aliajului de titan crește. În plus, în structurile de inginerie a echipamentelor marine, structurile complexe, cum ar fi cuplurile electrice, golurile și sudarea sunt inevitabile, ceea ce exacerbează și mai mult complexitatea și distructivitatea daunelor locale de coroziune a aliajelor de titan.
Solicitați o cotație
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
