Titāna sakausējuma izturība pret koroziju un pamata elektroķīmiskās īpašības
1.1 Titāna sakausējuma izturība pret koroziju
Titāna sakausējums ir plaši atzīts kā "jūras metāls" un ideāls materiāls kuģiem, pateicoties tā izcilajai izturībai pret koroziju. Daudzas jūras inženiertehniskās prakses un zinātniskie eksperimenti ir parādījuši, ka titāna sakausējumiem ir lieliska izturība pret koroziju tīrā jūras ūdenī, gandrīz bez vienmērīgas korozijas, un lieliska izturība pret punktveida un plaisu koroziju. Ķīnas 16 gadu jūras izmēģinājumi Dienvidķīnas jūrā, Austrumķīnas jūrā un Dzeltenajā jūrā ir parādījuši, ka titāna sakausējuma materiāliem gandrīz nav būtiskas korozijas parādības pilnībā iegremdētā jūras ūdenī, plūdmaiņu diapazonā un šļakatu zonā. Trīs gadus ilgas reālas jūras iedarbības pārbaudes 800-1000 m dziļjūras vidē Dienvidķīnas jūrā arī apstiprināja, ka titāna sakausējumiem ir lieliska izturība pret vienmērīgu koroziju dziļūdens vidē.
Titāna sakausējuma materiālu lieliskā izturība pret koroziju jūras ūdens vidē galvenokārt ir saistīta ar šādiem pieciem iemesliem:
(1)
(Relatīvā reaktivitāte starp titāna metālu un skābekli ir ārkārtīgi ātra, pārspējot alumīnija, niķeļa un nerūsējošā tērauda reaktivitāti, kas nosaka, ka titāna sakausējumu virsma ir grūti pastāvēt metāliskā stāvoklī aerobā vidē;
(2)
Titāna sakausējumi var spontāni veidot blīvas oksīda plēves gan atmosfēras, gan ūdens vidē bez irdenu hidroksīda slāņu klātbūtnes, un to oksīda plēvēm ir lieliskas ekranēšanas un bloķēšanas īpašības;
(3)
Uz titāna metāla virsmas izveidotie oksīdi TiO, TiO2 un Ti2O3 ir ļoti stabili un tiem ir lieliska izturība pret hlorīda jonu eroziju;
(4)
Titāna virsmas oksīda plēvi veido epitaksiāls augšanas mehānisms ar spēcīgu saskarnes saķeres spēku, tilpuma attiecību 1,76, spiedes sprieguma stāvoklī un dažiem plēves defektiem;
(5)
Titāna virsmas oksīda plēvei ir lieliskas pašdziedinošās{0}}īpašības, un tā ātri pasīvās un nonāks stabilā stāvoklī pēc vides vides izraisītas korozijas vai ārējo spēku sabojāšanas. Šīs lieliskās īpašības nosaka, ka titāna sakausējums ir dabisks pret koroziju izturīgs metāla materiāls.
Tāpēc parasti tiek uzskatīts, ka inženiertehniskās iekārtas, kas izgatavotas no titāna sakausējuma, var izvairīties no korozijas problēmām, kā rezultātā jūras inženiertehniskajā projektēšanā maz tiek ņemti vērā titāna sakausējuma konstrukciju korozijas un aizsardzības jautājumi. Šī konsekventā domāšana var radīt nopietnus inženiertehniskās drošības apdraudējumus, jo īpaši iekārtām, kuras ilgstoši tiek izmantotas ekstremālos apstākļos, piemēram, dziļjūrā, nevar ignorēt tās pakalpojumu drošības problēmas.
Faktiski, lai gan titāna sakausējuma materiāliem ir lieliska izturība pret koroziju, tie joprojām saskaras ar vides kaitējuma problēmām, piemēram, veiktspējas pasliktināšanos un korozijas atteici dziļjūras vidē ārkārtēju vides faktoru, mehāniskās slodzes un mikrobu kopienu saistītās ietekmes apstākļos. Piemēram, Pekinas Zinātnes un tehnoloģiju universitātes pētījums atklāja [10], ka, ja jūras ūdens pH ir mazāks par 2, titāna sakausējuma pasivācijas plēvju stabilitāte un izturība pret koroziju ievērojami samazinās; Sēra joniem un fluorīda joniem ir būtiska ietekme uz titāna sakausējumu stabilitāti, īpaši, ja fluorīda jonu koncentrācija pārsniedz 0,005 mol/L, titāna sakausējumos radīsies nopietnas korozijas problēmas.
ASV jūras kara flote konstatēja sprieguma korozijas plaisāšanu augstas -stitāna sakausējuma 13V-11Cr-3Al laikā, veicot faktiskās jūras iedarbības testus Klusajā okeānā no 700 līdz 2000 metriem, un metināšanas un karstuma ietekmētās zonas spriedzes korozijas jutība bija augstāka nekā parastajam metālam. Saskaņā ar Harbinas Inženierzinātņu universitātes, Metālu institūta, Ķīnas Zinātņu akadēmijas, Ziemeļaustrumu universitātes un citu Ķīnas institūciju pētījumiem, palielinoties dziļūdens hidrostatiskajam spiedienam, palielinās titāna sakausējuma jutība pret stresu. GR5 titāna sakausējuma sprieguma korozija zem 20 MPa hidrostatiskā spiediena ir ūdeņraža izraisīta plaisāšana. Palielinoties stiprībai, palielinās titāna sakausējuma jutība pret koroziju. Turklāt kuģu aprīkojuma inženierbūvēs ir neizbēgamas sarežģītas konstrukcijas, piemēram, elektriskie savienojumi, spraugas un metināšana, kas vēl vairāk saasina titāna sakausējumu lokālo korozijas bojājumu sarežģītību un destruktīvo ietekmi.
Pieprasīt cenas piedāvājumu
E-pasts:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
