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。     

钛表面钛钯合金层耐蚀性能及耐蚀机理研究

采用磁控溅射沉积钯膜层+热扩散技术在工业纯钛表面制备Ti-Pd合金层,研究了Ti-Pd合金层的耐蚀性能,用重量法评价了合金层的腐蚀速率,分析了不同样品经腐蚀后的表面形貌和成分。结果表明:Ti-Pd合金层在37%(质量分数,下同) HCl溶液和80%H_2SO_4溶液中的腐蚀速率比纯钛降低了2个数量级。Ti-Pd合金层经37%HCl腐蚀后,表面含有Ti、Pd、O元素,表面有微小的点蚀坑。Ti-Pd合金层经80%H_2SO_4腐蚀后,表面含有Ti、Pd、S、O元素,表面有亚微米级的点蚀坑。提出了Ti-Pd合金层的耐蚀机理:微量的Pd和Ti O2组成的钝化膜使表面腐蚀电位提高,产生耐蚀效果。     

时效对Al-2Li二元合金钝化膜耐蚀性及结构的影响

Al-Li合金具有低密度、高强韧性和低的腐蚀疲劳扩展速率的优点,在航空领域有着广泛应用.Al3Li(δ′)相是Al-Li合金中主要强化相之一,因含有活性元素Li对该合金的腐蚀行为产生显著影响.为明确δ′相在Al-Li合金电化学腐蚀中的作用,真空熔炼制备Al-2Li二元合金,固溶后进行180℃等温时效,用X射线衍射(XRD)检测合金的相组成.在质量分数为3.5%的NaCl水溶液中,用动电位极化的方法测量了该合金的极化曲线.-0.85 V vs SCE钝化电位下形成钝化膜后,用电化学阻抗(EIS)检验钝化膜的耐蚀性;用恒电位阳极极化和Mott-Schottky(M-S)曲线对该合金钝化膜的结构进行分析.结果表明,Al-2Li合金的自腐蚀电位随时效时间增加先正移后负移;固溶和时效合金钝化膜的EIS都由两个容抗弧组成,时效未改变钝化膜的腐蚀机制;钝化膜耐蚀性由高到低的顺序为:时效20 h>固溶>时效40 h>时效1 h,且耐蚀性与其致密性及膜内的载流子密度有关.     

放电等离子烧结温度对Ti-13Nb-13Zr合金在人工模拟体液中耐腐蚀性能的影响

利用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备Ti-13Nb-13Zr(TNZ)生物医用合金,采用开路电位、动电位极化曲线、电化学阻抗谱和X射线光电子能谱等研究烧结温度对合金在Hank’s人工模拟体液中电化学腐蚀性能的影响,并与纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金进行对比。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS制备的TNZ合金具有较高的自然腐蚀电位Ecorr、较低的极化电流密度icorr以及较高的线性极化电阻Rp,并随烧结温度升高,耐腐蚀性能逐渐增强。该合金在模拟人工体液中耐腐蚀性能优异的主要原因是合金表面形成稳定、均匀且保护性更强的复合氧化物钝化膜,钝化膜由Ti O2,Nb2O5和Zr O2组成;随烧结温度升高,合金获得较高的致密度和近β型单相组织,耐腐蚀性能提高。     

GH3625合金在SO_2/O_2气氛中的腐蚀行为研究

采用气氛腐蚀法研究了G113625合金在900℃下SO_2/O_2气氛中的腐蚀行为,并通过X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及称重法等手段对合金的腐蚀产物物相、表面形貌、元素分布及腐蚀速率进行分析。结果表明:GH3625合金在900℃下的SO_2/O_2气氛中腐蚀120 h后的腐蚀速度为0.000184 mm·a~(-1),属"耐蚀"类。合金腐蚀层厚度在10μm左右,外层腐蚀产物主要为NiO,NiCr_2O_4和(Ni,Fe) Cr_2O_4,腐蚀层较为疏松;内层腐蚀产物为Cr_2O_3,腐蚀层非常致密。腐蚀层破坏处发现有较多的Nb,Ti和Si元素偏聚,即腐蚀层在第二相析出处优先破坏。此外,腐蚀层附近的Nb偏析造成了贫Cr区,导致没有足够的Cr元素形成连续致密的Cr_2O_3钝化膜来抵抗腐蚀元素的扩散和对合金基体的破坏,成为加速腐蚀和破坏合金的主要原因。从热力学和腐蚀机制角度对GH3625合金腐蚀结果进行分析,发现对合金造成腐蚀的主要是"内硫化-内氧化"反应。     

Cu元素对Ti-16.28Si合金在900℃下氧化机制的影响

采用高能球磨-冷压-真空烧结工艺制备了Ti-16.28Si、Ti-15.46Si-5Cu和Ti-14.65Si-10Cu 3种合金,并在900℃下空气气氛中对其进行高温氧化实验。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)对烧结和氧化后合金样品的形貌、微区成分及物相组成进行分析,研究Cu元素对Ti-16.28Si合金在900℃下氧化机制的影响。结果表明:烧结后3种样品中主要含有Ti、Ti5Si3、Ti5Si4相,含Cu元素的样品中则出现了Cu3Si相且致密度随Cu含量升高而升高。900℃下氧化80 h后,合金样品表面的主要物相为Ti O2,同时含有少量的Si O2、Ti3O5、Cu O或Cu2O等相。3种合金中,Ti-16.28Si合金的氧化膜表层基本上都是Ti O2,抗氧化性能最好;其余2种合金的抗氧化性能稍低,Cu元素的加入降低了合金在900℃下的抗氧化性能。     

V元素掺杂对粉末冶金Ti_2AlNb合金显微组织的影响

采用高能球磨法和放电等离子烧结技术(SPS)制备Ti_2AlNb合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对合金显微组织及相结构进行表征,分析V元素掺杂对Ti_2AlNb合金显微组织的影响。研究表明,Ti_2AlNb预合金粉末球磨后出现胞状晶,经退火后胞状晶显著长大。掺杂V元素后,V原子占据O相中原本Ti原子的位置,hcp结构向bcc结构的转化受到抑制,O相组织由针状趋于圆润并均匀分布,出现均匀层片状网篮组织,α_2相与O相含量增加;当V含量为2%(原子分数)时,Ti_2AlNb合金中α_2相的含量最高。     

TiAl及TiAl-9Nb合金抗热腐蚀性能研究

研究了TiAl及TiAl-9Nb合金在850℃下25%NaCl+75%Na_2SO_4(质量分数)熔盐中的热腐蚀行为,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)分析了腐蚀产物膜的结构和相组成。结果表明:TiAl和TiAl-9Nb合金的腐蚀产物均主要由TiO_2, Al_2O_3和少量的TiS组成,腐蚀产物膜结构疏松,容易剥落,对基体的保护性很差。在热腐蚀过程中, NaCl对TiAl和TiAl-9Nb合金的表面氧化膜造成了破坏,生成的Cl_2导致了表面氧化膜的开裂;继而O和S对TiAl合金中的α_2相、 TiAl-9Nb合金中的β相产生了内氧化、内硫化的选择性腐蚀。与普通TiAl合金相比, TiAl-9Nb合金具有更优异的抗热腐蚀性能,这归因于TiAl-9Nb合金中β相较高的Al含量以及β相与α_2相之间组织结构的差异。     

时效对Al?2Li二元合金钝化膜耐蚀性及结构的影响

Al?Li合金具有低密度、高强韧性和低的腐蚀疲劳扩展速率的优点,在航空领域有着广泛应用。Al₃Li（δ′）相是Al?Li合金中主要强化相之一,因含有活性元素Li对该合金的腐蚀行为产生显著影响。为明确δ′相在Al?Li合金电化学腐蚀中的作用,真空熔炼制备Al?2Li二元合金,固溶后进行180 ℃等温时效,用X射线衍射（XRD）检测合金的相组成。在质量分数为3.5% 的NaCl水溶液中,用动电位极化的方法测量了该合金的极化曲线。?0.85 V vs SCE钝化电位下形成钝化膜后,用电化学阻抗（EIS）检验钝化膜的耐蚀性;用恒电位阳极极化和Mott?Schottky（M?S）曲线对该合金钝化膜的结构进行分析。结果表明,Al?2Li合金的自腐蚀电位随时效时间增加先正移后负移;固溶和时效合金钝化膜的EIS都由两个容抗弧组成,时效未改变钝化膜的腐蚀机制;钝化膜耐蚀性由高到低的顺序为:时效20 h>固溶>时效40 h>时效1 h,且耐蚀性与其致密性及膜内的载流子密度有关。      

元素添加对两步烧结W-6Ni-4Co合金组织和力学性能的影响

采用粉末冶金技术制备W-6Ni-4Co-2X(X=Nb、Ta、Hf、Mo、Ti)合金,研究添加Nb、Ta、Hf、Mo和Ti元素对W-6Ni-4Co合金组织和力学性能的影响。结果表明：W-6Ni-4Co-2X合金的显微组织主要由基体相(W相)和黏结相组成,且黏结相的种类和含量与烧结过程W相在黏结相(Ni, Co)中的溶解析出有关。W-6Ni-4Co-2Ta、W-6Ni-4Co-2Hf合金组织W晶粒呈不规则多边形,W-6Ni-4Co-2Nb、W-6Ni-4Co-2Ti合金组织W晶粒呈椭球形,并分散分布在黏结相中。W-6Ni-4Co-2Ta合金组织均匀、晶粒细小、W/黏结相界面结合良好,使其硬度、抗弯强度和屈服强度较高。W-6Ni-4Co-2Mo合金组织W晶粒呈网状排列,连续W骨架结构与延性黏结相协同降低了合金的应变硬化程度,使其具有较好的抗应变硬化性能。因此,向W-6Ni-4Co合金中添加合适的过渡金属元素是提高其力学性能的一种有效途径。