Korozijska odpornost in osnovne elektrokemijske lastnosti titanove zlitine
1.1 Korozijska odpornost titanove zlitine
Titanova zlitina je splošno priznana kot "pomorska kovina" in idealen material za ladje zaradi svoje odlične odpornosti proti koroziji. Veliko število pomorskih inženirskih praks in znanstvenih poskusov je pokazalo, da imajo titanove zlitine odlično korozijsko odpornost v čisti morski vodi, skoraj brez enakomerne korozije, in odlično odpornost proti luknjičasti in razpokani koroziji. Kitajski 16-letni poskusi na morju v Južnokitajskem morju, Vzhodnokitajskem morju in Rumenem morju so pokazali, da materiali iz titanove zlitine skoraj nimajo pomembnega pojava korozije v morski vodi, ki je popolnoma potopljena, v območju plimovanja in v morski vodi na območju brizganja. Tri leta resničnih preskusov izpostavljenosti morju v globok-morskem okolju 800-1000 m v Južnokitajskem morju so prav tako potrdila, da imajo titanove zlitine odlično odpornost na enakomerno korozijo v globokomorskih okoljih.
Odlično odpornost proti koroziji materialov iz titanove zlitine v okolju morske vode pripisujemo predvsem naslednjim petim razlogom:
(1)
(Relativna reaktivnost med kovinskim titanom in kisikom je izjemno hitra in presega reaktivnost aluminija, niklja in nerjavečega jekla, kar določa, da površina titanovih zlitin težko obstaja v kovinskem stanju v aerobnem okolju;
(2)
Titanove zlitine lahko spontano tvorijo goste oksidne filme tako v atmosferskem kot v vodnem okolju, brez prisotnosti ohlapnih hidroksidnih plasti, njihovi oksidni filmi pa imajo odlične zaščitne in blokirne lastnosti;
(3)
Oksidi TiO, TiO2 in Ti2O3, ki nastanejo na površini kovinskega titana, so zelo stabilni in imajo odlično odpornost na erozijo kloridnih ionov;
(4)
Film titanovega površinskega oksida je oblikovan z epitaksialnim mehanizmom rasti, z močno medfazno vezno silo, prostorninskim razmerjem 1,76, v stanju tlačne napetosti in malo napakami filma;
(5)
Oksidni film na površini titana ima odlične samo{0}}zdravilne lastnosti in se hitro ponovno pasivizira in preide v stabilno stanje, potem ko ga razjedajo okoljski mediji ali poškodujejo zunanje sile. Te odlične lastnosti določajo, da je titanova zlitina naravni kovinski material-odporen proti koroziji.
Zato se na splošno verjame, da se inženirska oprema iz titanove zlitine lahko izogne težavam s korozijo, zaradi česar se pri načrtovanju pomorskega inženiringa malo upoštevajo vprašanja korozije in zaščite struktur iz titanove zlitine. To dosledno razmišljanje lahko prinese resna inženirska varnostna tveganja, zlasti pri opremi, ki se dolgo časa uporablja v ekstremnih okoljih, kot je globoko morje, težav z varnostjo storitev ni mogoče prezreti.
Čeprav imajo materiali iz titanove zlitine odlično odpornost proti koroziji, se še vedno soočajo s težavami okoljske škode, kot sta poslabšanje delovanja in korozijska odpoved v globokomorskih okoljih pod ekstremnimi okoljskimi dejavniki, mehanskimi obremenitvami in povezanimi učinki mikrobnih skupnosti. Na primer, študija Pekinške univerze za znanost in tehnologijo je pokazala [10], da ko je pH morske vode nižji od 2, se stabilnost in odpornost proti koroziji pasivacijskih filmov iz titanove zlitine znatno zmanjšata; Žveplovi ioni in fluoridni ioni pomembno vplivajo na stabilnost titanovih zlitin, zlasti ko koncentracija fluoridnih ionov preseže 0,005 mol/L, se bodo v titanovih zlitinah pojavile resne težave s korozijo.
Ameriška mornarica je med dejanskimi preskusi izpostavljenosti morju v Tihem oceanu od 700 do 2000 metrov odkrila razpoke zaradi napetostne korozije v visoko{0}}trdni titanovi zlitini 13V-11Cr-3Al, občutljivost na napetostno korozijo zvara in območja, ki ga je prizadela toplota, pa je bila večja kot pri osnovni kovini. Glede na raziskave Inženirske univerze Harbin, Inštituta za kovine, Kitajske akademije znanosti, Severovzhodne univerze in drugih ustanov na Kitajskem, se s povečanjem globokomorskega hidrostatičnega tlaka poveča občutljivost titanove zlitine na napetostno korozijo. Napetostna korozija titanove zlitine GR5 pod hidrostatičnim tlakom 20 MPa je v obliki razpok, ki jih povzroči vodik. S povečanjem trdnosti se poveča občutljivost titanove zlitine na napetostno korozijo. Poleg tega so v inženirskih strukturah pomorske opreme kompleksne strukture, kot so električni pari, vrzeli in varjenje, neizogibne, kar še poslabša kompleksnost in destruktivnost lokalnih korozijskih poškodb titanovih zlitin.
Zahtevajte ponudbo
E-pošta:bjcxtitanium@gmail.com
WhatsApp:+8613571718779
