钛合金及其油井管耐蚀性能研究进展

综述了油井管现状、钛合金组织与力学性能,重点探讨了钛合金作为油井管的耐蚀性能、影响因素与耐蚀机理,并对第一性原理计算在钛合金管材成分设计与界面腐蚀特征中的应用进行了概述。研究发现,钛合金管材具有较强的抗硫化物应力开裂(SSC)性能,在高温高压(HTHP)油气田的工况条件下具有极低的腐蚀速率,对孔蚀、缝隙腐蚀、接触腐蚀以及氢脆等也具有高的抵抗力; Ti-6Al-4V(TC4)合金表面的钝化膜在含H_2S腐蚀环境中更易遭到破坏,其稳定性会因温度变化与其他元素介入而发生变化,抗腐蚀性能也会随之发生改变。     

钛合金氧化行为研究进展

航空发动机的应用条件决定了部分钛合金需要在较高的温度条件下使用,而在高温条件下,相对于材料本身性能的退化,表面抗氧化腐蚀能力更为重要,决定了合金的最终使用温度。由于合金成分的不同,各类高温钛合金在高温环境下的抗高温气体腐蚀能力、腐蚀产物以及腐蚀机理也有所差异。为此,结合国内外高温钛合金的最新研究成果,全面阐述了各类高温钛合金的氧化研究现状以及其高温氧化机理,并指出了高温钛合金的防氧化措施及今后的研究方向。     

钛合金表面微弧氧化耐磨和耐蚀膜层的研究进展

微弧氧化是一种直接在有色金属或其合金表面原位生成陶瓷膜的新技术,利用该技术可在钛合金表面生成耐磨和耐蚀性能优良的膜层。介绍了微弧氧化技术及其特点、钛合金表面微弧氧化耐磨和耐蚀膜层的研究进展,并指出了钛合金表面微弧氧化耐磨和耐蚀膜层的应用前景和今后膜层研究的发展方向。     

超细晶钛及钛合金的腐蚀性能研究进展

通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。     

耐蚀钛合金的发展

评述了耐蚀钛合金的设计理论分析与设计试验分析；分析了近期开发的耐蚀钛合金并讨论了耐蚀钛合金的应用。     

TC4钛合金电子束焊接接头在盐酸中的腐蚀行为研究

电子束焊相较于传统的焊接更适宜于钛合金,但焊接接头的腐蚀行为几乎未见报道,制约了其发展应用。采用金相、电子显微镜和X射线衍射仪分析了焊接接头组织,并采用电化学方法,分别研究了焊接接头整体、焊缝区域、母材区域在1 mol/L HCl介质中的耐蚀性能及腐蚀行为。结果表明:焊接接头母材组织由等轴α相与间隙中的β相组成,热影响区域由原始α相、β相与α’相组成,焊缝组织基本为单一α’相。焊缝耐蚀性能较母材更佳,焊接接头整体的耐蚀性能较母材差。随浸泡时间的增加,所有试样均经过了活性溶解、钝化膜产生和点蚀产生和发展的过程。浸泡后试样表面均产生了蚀孔,耐蚀性能急剧下降。     

高Ta钛合金在沸腾硝酸中的腐蚀行为

对高Ta含量钛合金Ti-32Ta在8 mol/L沸腾硝酸溶液中进行了全浸腐蚀实验,研究了Ti-32Ta合金在沸腾硝酸中的腐蚀行为。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线衍射光电子能谱(XPS)等分析方法对钛合金腐蚀表面的钝化膜进行了成分、组织结构及合金价态分析。结果表明:Ti-32Ta合金在沸腾硝酸溶液中呈现均匀腐蚀行为,在介质中通入一定流量的新鲜空气对合金稳定腐蚀阶段的腐蚀速率影响不大。与Ti-6Ta合金相比,Ti-32Ta合金腐蚀后形成的钝化膜更薄更致密,耐蚀性能更好。两种合金腐蚀钝化膜中Ti和Ta的价态组成相同,Ti-32Ta合金腐蚀表面Ta及Ta2O5的含量高于Ti-6Ta合金腐蚀表面。     

耐热不锈钢/钛合金接触腐蚀行为

对耐热不锈钢(1Cr11Ni2W2MoV、Cr17Ni2)和钛合金(TA7),在3.5%NaCl水溶液中的电偶腐蚀敏感性进行了评价。研究了试样表面状态和阴阳极面积比对两类材料接触腐蚀行为的影响规律,探讨了腐蚀机理。     

新型钛合金及其应用

近年,世界各国开发出高强β钛合金、高温钛合金及耐蚀钛合金,并在各领域被推广应用。     

退火态Ti35钛合金在浓硝酸中的腐蚀行为研究

在8mol/L硝酸溶液中,对经700℃退火处理8h后的Ti35钛合金棒材进行全浸腐蚀实验以及极化曲线和电化学阻抗谱测试。结果表明,经长时间退火处理后,Ti35钛合金棒材晶粒尺寸明显增大,腐蚀电流密度降低,容抗弧半径明显增加,相位角平台变宽,模值增大,在浓硝酸中的耐蚀能力显著提高。     

漫谈钛合金在舰船上的应用

钛合金优良的耐海水腐蚀性能、高的比强度、无磁性等特点,使其在船用领域大有潜力可为,我国的船用钛合金经过近40年的研究开发,基本能满足舰艇不同强度级别的需求,在舰船上应用具有明显的社会效益和经济效益,值得进一步应用推广。本文介绍了国内外舰船用钛合金的开发及应用情况。对钛合金在鱼雷发射水缸、高压气瓶、一回路危急冷却器、声扫雷具、二回路泵、阀及管系、声纳导流罩、螺旋桨等方面的应用作了重点介绍。     

钛表面薄膜技术的应用现状及发展

钛及钛合金具有比强度高、耐蚀性能好、无磁性等优点,但其所固有的高温易氧化、易发生接触腐蚀、导热系数小等缺点在一定程度上限制了其应用。为此,需对钛合金表面进行处理,而薄膜技术则是一种有效方法。首先概述了薄膜技术在钛材的耐磨处理、抗氧化处理、耐冲蚀处理、电活性功能处理四个方面的研究成果,然后结合作者自身的研究成果及对钛表面处理技术的认识,从钛的应用和薄膜技术的特点出发,提出了今后钛表面薄膜技术在这些方面可能的发展方向。     

钛合金在生物医用领域的应用优势

介绍了钛合金在生物医用领域的性能优势及应用现状。生物医用金属材料必备的四个基本性能,机械性能、生物相容性、耐腐蚀和耐磨性和骨结合性。钛合金具有较低的弹性模量、耐腐蚀、生物相容性优异等特点成为医用金属材料的首选。     

弹簧用高强钛合金的研究进展

β钛合金因综合性能优异（良好的冷热成形性、时效强化效应明显、耐蚀等）成为高强钛弹簧的理想选择。简述了2种弹簧用高强β钛合金Timetal LCB和Ti-B20的研发现状,并指出钛合金大量用作弹簧的关键在于合金性能的提高以及成本的降低。     

氢对钛合金组织及加工性能的影响

分析了氢对钛合金作用的两重性。一方面,氢引起钛合金氢脆、应力腐蚀及延迟断裂等危害;另一方面,采用热氢处理技术降低钛合金的高温流变应力,改善钛合金的热塑性。热氢处理技术是改善钛合金加工性能的一种有效的新方法,可以细化晶粒,改变相结构,改善钛合金的加工性能。归纳了热氢处理技术在钛合金加工、焊接及铸造中的应用。     

钛及钛合金的焊接技术

介绍了钛及钛合金焊接技术的发展现状及方向，分析了钛及钛合金焊接特点，列举了几种钛及钛合金焊接常用方法及其主要焊接参数。     

钛合金热变形行为研究

综述了国内外钛合金热变形行为的研究进展,分析了几种典型的α钛合金、近α钛合金、α+β钛合金及β钛合金的在不同的热变形条件下的流变应力的行为特征,软化机制,表观激活能及组织演变规律。介绍了氧、氢元素和不同的组织状态对钛合金热变形的影响。     

钛合金在HC1-FeC12溶液体系中的腐蚀研究

研究了钛合金在HC1-FeC12溶液体系中的腐蚀行为.研究表明,钛合金在该溶液中的耐蚀性优良,且价格相对较低的Ti-Mo-Ni合金明显优于较昂贵的Ti-Pd合金.同时发现,溶液中的Fe2+对钛合金具有较好的缓蚀作用.     

西北有色院创新研制的船用钛合金

钛及钛合金以其优异的综合性能已成为一种理想的船用金属材料。主要介绍了西北有色金属研究院设计研制的具有我国自主知识产权的Ti75，Ti-B19，Ti31和Ti91 4种不同强度级别的性能优异的船用钛合金。其中Ti75和Ti31已工业化生产，并得到成功应用，Ti-B19和Ti91也具有良好的应用前景。在此基础上，初步建立了我国船用钛合金的体系。     

钛合金与NiAl封严涂层的电偶腐蚀行为研究

钛合金材料与不同材料相互连接,并处于富含氯离子的电解质溶液中,有可能使得材料发生电偶腐蚀而遭到破坏。采用极化曲线的方法分别研究了NiAl涂层、TA15的电化学行为。结果表明NiAl涂层的腐蚀电位较TA15的低,二者相差约30 mV,NiAl涂层腐蚀电流为1.718×10-4A,TA15腐蚀电流为1.170×10-5A。研究了NiAl封严涂层和TA15钛合金之间在5%NaCl水溶液中的电偶腐蚀行为。测试了NiAl-TA15电偶对的电偶电流-时间曲线,并通过计算出的平均电偶电流密度,评价了钛合金和NiAl封严涂层的电偶腐蚀敏感性。结果表明,TA15钛合金和NiAl封严涂层之间的电位差很小,电偶腐蚀倾向很小,电偶电流密度为0.0253μA.cm-2。电偶腐蚀过程中,腐蚀电位较低的NiAl涂层作为电偶对的阳极发生腐蚀,钛合金作为阴极得到保护。电偶腐蚀后电偶对的阳极、阴极的自腐蚀电位均升高,阳极电位从-347 mV正移到-242 mV,阴极电位从-323 mV正移到-210 mV;电偶电位为-300 mV。NiAl涂层含有较多孔洞,可以作为腐蚀介质的渗透通道,在含有Cl-并且有溶解氧存在的腐蚀性介质中,容易导致腐蚀的发生与发展。