常州精密钢管博客网

钛合金最“怕”什么

钛合金是以钛为基础,加入其他元素的合金。钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好、工艺性能好等特点,是航空航天工程的理想结构材料。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。

a374338f0c6b0eab1dea87ac3291032a.jpg

钛合金的发展历史

①第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金,由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好,而成为钛合金工业中的王牌合金,该合金使用量已占全部钛合金的75%~85%。其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。

②20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70年代开发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600~650℃。A2(Ti3Al)和r(TiAl)基合金的出现,使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端(风扇和压气机)向发动机的热端(涡轮)方向推进。结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。

③另外,20世纪70年代以来,还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金,并在工程上获得日益广泛的应用。

世界上已研制出的钛合金有数百种,最著名的合金有20~30种,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等。[1,2]

钛合金的腐蚀形式[3]

众所周知,钛具有耐腐蚀的特性,但在实际生产环境中,钛合金会发生不同种类的腐蚀,我们一起来看看无坚不摧的钛合金最“怕”什么:

1、缝隙腐蚀

在金属构件缝隙或者缺陷处,由于电解质的滞流构成电化学电池[i]而引起局部腐蚀现象,在中性和酸性溶液中,钛合金缝隙处发生接触腐蚀概率远大于碱性溶液,接触腐蚀并不发生在整个缝隙面,而是最终导致局部穿孔破坏。

2、点蚀现象

在大多数盐溶液中,钛没有点蚀现象。它主要发生在非水溶液和沸腾的高浓度氯化物溶液中。溶液中的卤素离子腐蚀钛表面上的钝化膜[ii]并扩散到钛中以引起点蚀。点蚀孔径小于其深度,一些有机介质也在卤素溶液中与钛合金点蚀。钛合金在卤素溶液中的点腐蚀通常发生在高浓度高温环境中。此外,硫化物和氯化物中的点腐蚀需要特定的条件是有限的。

3、氢脆

氢脆,又称氢致开裂或氢损伤,是钛合金早期损伤和失效的原因之一。钛及其合金表面的钝化膜具有很高的强度。氢脆敏感性随强度的增加而增加,因此钝化膜的氢脆敏感性很高。

4、接触腐蚀

钛表面的钝化氧化膜促进钛电位移向正电位,提高了钛材耐酸性和水介质的腐蚀。由于钛合金表面较高的电位,势必造成与其接触的其他金属形成电化学回路而造成接触腐蚀。

钛合金易在下面两类介质中发生接触腐蚀:第一类是自来水、盐溶液、海水、大气、HNO3、醋酸等,该溶液Cd、Zn、Al 的稳定电极电位比Ti 更负,阳极腐蚀的速率激增6~60倍;第二类是H2SO4、HCl 等,钛在这些溶液中,可能处于钝化态[iii],也可能处于活化态[iv],实际接触腐蚀过程中常见的为第一类溶液腐蚀。通常采用阳极化处理[v]在基体表面形成改性层,阻碍接触腐蚀。

钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同,甚至经常造成模具的损坏,使得钛合金的价格变得十分昂贵。因此刚开始大多用在飞机结构、航空器,以及石油和化学工业等高科技工业领域。不过由于太空科技的发达、人民生活质量的提升,所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品,造福人民的生活。

参考文献:

[1]2014年钛合金应用存在几大问题 .产业洞察研究[引用日期2014-05-25]

[2]宁聪琴,周玉.钛合金的发展及研究现状[J].材料科学与工艺,2002,10(1):100-106

[3]钛合金常见的腐蚀形式,CBC金属网 ,材料 开 发 与 应 用 2013 年 6 月 1545 ( 2013 ) 03004405

注释:

i 电化学是研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现。

ii 钝化定义为在氧化条件下通过强阳极极化使得金属材料表面形成一层非常薄的保护层达到了阻碍腐蚀的一种状态,这就是钝化。金属表面的薄膜就是钝化膜。

iii 金属在酸性溶液中的阳极钝化,是由于外加电流使金属由活化态进入钝化态。但是在腐蚀过程中,人们十分重视在没有任何外加极化的情况下,金属表面上产生的自钝化现象及其发生条件。这种钝化是由于腐蚀介质中氧化剂(去极化剂)的还原引起的,称为金属的自钝化。

iv 极不稳定的,它向反应物和产物转化的概率相等;绝对的不可逆反应中,在过渡态这一时刻,所有的碰撞分子都会转化为产物。

v 阳极化处理,是一种金属表面处理工艺。是指金属材料在电解质溶液中,通过外施阳极电流使其表面形成氧化膜的一种材料保护技术,又称表面阳极氧化。

版权说明:本文由“Ti星球”编辑整理,未经授权不得转载;

文中部分资料摘自相关文献,部分图片来源网络,版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。




图片加载中...
❤ 请关注 微信公众号: steeltuber.
 转载请保留链接: http://www.josen.net/Steel-Knowledge/1615965054.html
(本平台"常州精密钢管博客网"的部分图文来自网络转载,转载目的在于传递更多技术信息。我们尊重原创,版权归原作者所有,若未能找到作者和出处望请谅解,敬请联系主编微信号:steel_tube,进行删除或付稿费,多谢!)
搜索本站钢铁技术
★↓在此搜索查找钢铁材料知识↓★↘

互联网 www.josen.net


钢材相关热点关键词
钢铁行业热点文章推荐
«   2021年4月   »
1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930
钢铁钢管标准在线
精密钢管博客友链
百度推荐阅读

常州精密钢管博客网主办单位:
常州仁成金属制品有限公司 是 专业的 精密钢管 生产厂家,汽车钢管,电机壳钢管 生产单位。


友情链接:

常州精密钢管博客网
(常州仁成金属钢管制品生产厂家博客网站)
www.josen.net©2006-2020
苏ICP备08003692号

关于本站【提问】网站地图【搜索】【知识星球】电脑端

本站的留言评论功能已经停用,请关注微信公众号: steeltuber了解更多。