热氧化处理对纯钛耐腐蚀性能影响的研究

选取TA2纯钛为研究对象,在箱式电阻炉中进行不同温度与不同时间的热氧化处理,研究了不同工艺热氧化处理试样在36%~38%HCl(室温)和30%H2O2(36.5℃)中的耐腐蚀性。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了热氧化处理试样表面形貌,XRD进行了物相分析,用电子天平称重。研究结果表明,TA2纯钛在600℃以上热氧化处理在其表面形成了比原始态更厚的金红石型TiO2氧化膜,且TiO2氧化膜随热氧化温度升高而加厚;热氧化后TA2试样在36%~38%HCl和30%H2O2中耐腐蚀性明显改善,改善TA2耐蚀性的最佳热氧化工艺条件为:热氧化温度700℃;热氧化时间330~500 min。     

TA2钛管电接触式退火工艺研究

采用电接触式快速加热法对TA2纯钛管材大气下退火的可行性及工艺进行了尝试，试验证明，采用该方式在1min～2min内将管坯加热至700℃-800℃，保温：1min所获得的再结晶组织与力学性能与常规真空退火的相当，满足纯钛管材国标力学性能要求。其管材表面氧化轻微，对酸洗及刮修难度无影响。管材可进行较大变形量的后续加工，达到了中间及成品退火的目的。     

SiO_2、Al_2O_3、ZrO_2对磨副材料对离子渗氮工业纯钛TA2磨损性能的影响

研究了离子渗氮处理工业纯钛TA2与硬质材料对磨的磨损性能。采用球盘摩擦磨损试验机评价摩擦学性能,选取了3种硬度的对磨副材料Si O2、Al2O3、Zr O2。利用光学显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对渗氮前后TA2的微观组织结构和硬度进行表征,并分析磨痕的表面形貌及元素组成。结果表明,渗氮后TA2表面生成了80μm厚的Ti N、Ti2N和α-Ti(N)硬质相渗氮层,表面硬度由140 HV提高至1260 HV,耐磨性能得到了提高。未处理样品的磨损机制主要是严重的黏着磨损、塑性形变和一定程度的磨粒磨损;渗氮样品的磨损机制主要为磨粒磨损,磨损率随对磨副材料硬度的升高而增大。     

TA1纯钛离子碳氮共渗改性层耐磨性能研究

对TA1纯钛进行了离子碳氮共渗。用扫描电镜对离子碳氮共渗的TA1纯钛改性层进行了观察。用X射线衍射仪测定了改性层的物相。用能谱仪对改性层作成分分析。用显微硬度计测定改性层的硬度。用SRV摩擦磨损试验机测定摩擦系数,在往复式磨损试验机上进行,磨损试验。结果表明,经离子碳氮共渗的TA1纯钛表面获得了金黄色、均匀的Ti2N／TiN改性层,显微硬度为840HV0．01。碳氮共渗表面改性层能明显提高纯钛TA1的耐磨性。     

TA2纯钛板的成形极限

为了探究TA2纯钛板的成形极限,通过电化学腐蚀方法印制网格,在室温下使用BCS-50AR板材试验机分别对厚度为0.5和0.8 mm的TA2纯钛板进行了Nakizima胀形试验.通过网格分析系统采集网格的畸变,获得材料的主、次应变,并绘制了TA2纯钛板在室温下的成形极限图.根据单位体积塑性功相等的原理改进了Hill48屈...     

TA2钛管加工工艺优化

为了简化φ89 mm×2 mm的TA2钛管加工工艺路线以及提高生产效率,通过改变管坯规格和减少轧制道次的方法,对原始工艺进行了优化.经过对挤压比、开坯轧制力和开坯轧机模具的承载能力进行校核,确定了较优的工艺路线.经过工艺优化,φ89 mm×2 mm钛管生产的原材料损耗减少了约1％,轧制道次减少了1道次,设备资源利用率显著提高,模具磨损减少,生产效率提高了3倍.     

钛双极板无定型碳涂层在PEMFC不同氟离子环境中的性能

采用直流平衡磁控溅射在TA2基材表面制备了无定型碳涂层,并采用电化学和表面接触电阻测试分析了TA2基材和无定型碳涂层在质子交换膜燃料电池（PEMFC）不同F^-浓度环境中的耐腐蚀性和导电性。无定型碳涂层的耐腐蚀性和导电性均优于TA2基材,随着F^-浓度由1×10^-6 mol/L逐渐增加到1×10^-3 mol/L,TA2基材和无定型涂层的缺陷密度增加,试样耐腐蚀性均有所下降。在高F^-浓度环境中（1×10^-3 mol/L）,无定型碳涂层在0.6 V电位下的腐蚀电流密度为0.68 μA/cm²,依然能够对基材形成良好的保护。此外,TA2基材表面制备无定型碳涂层后,试样的表面导电性有所提升,其界面接触电阻值由76.40 mΩ·cm²（TA2）下降至6.52 mΩ·cm²。     

钛表面辉光无氢渗碳动力学与耐蚀性能研究

采用辉光无氢渗碳方法,在工业纯钛TA2表面制备渗碳层,研究辉光无氢渗碳动力学以及渗碳试样在25℃、3.5% NaCl水溶液和25℃、80% H2SO4水溶液中的耐蚀性能。结果表明,渗碳层厚度随渗碳温度与时间的增加而增加,碳在渗碳层中的扩散系数与绝对温度之间符合Arrhenius关系式,扩散活化能为13.6kJ/mol(0.14eV)。渗碳试样在25℃ 3.5% NaCl、80% H2SO4水溶液中的腐蚀速率分别为0.00048mm/a、2.118mm/a,分别是Ti-0.2Pd的77%、50%,分别是TA2的13%、11%,耐蚀性能得到显著提高。     

TA2钛板的复合氧化及耐蚀性

研究了TA2钛板复合氧化 (热氧化与阳极氧化的迭加 )获得氧化膜的形貌、成分和耐蚀性。结果表明 ,迭加方式不同 ,氧化膜形状特征不同。经复合氧化处理后 ,氧化膜外层由TiO2 和Ti2 O3 组成 ,内层由Ti2 O3 和TiO组成 ;随深度的增加 ,TiO2 含量逐渐减少 ,TiO含量逐渐增加 ,Ti2 O3 含量先增加后减少。复合处理后 ,TA2耐蚀性显著提高。     

钛表面无氢渗碳层耐蚀性能的研究

在复杂环境下,钛合金表现不仅需要具有良好的耐磨性能,同时还须具有耐酸介质的腐蚀能力。本文采用电化学和侵蚀等分析手段,研究了钛表面无氢渗碳试样在HCl溶液和H2SO4溶液中的电化学特性及侵泡腐蚀性能。研究表明：经过无氢渗碳处理的纯钛试样在HCl和H2SO4溶液中的耐蚀性能得到大幅提高。     

质子交换膜燃料电池钛基双极板多弧离子镀TiN膜的腐蚀行为

为了增强钛金属双极板的耐腐蚀性能,通过多弧离子镀膜技术在钛基双极板表面镀一层TiN,对薄膜的表面形貌,晶体结构与耐腐蚀性能之间的关系进行研究.结果表明:镀有TiN膜样品的耐腐蚀性能比未镀膜样品的有明显提高,其腐蚀电流密度最低可达201 μA/cm2.测试其动电位极化曲线和恒电位极化曲线发现,样品的耐腐蚀性能与薄膜的晶体结构以及表面颗粒和孔洞有密切的关系.适当的晶体择优取向有利于提高样品的耐腐蚀性能,而表面的颗粒和孔洞对样品的长期耐腐蚀性有很大影响.通过能谱分析发现,腐蚀后的样品表面发生了氧化.     

TA2纯钛酒石酸钠溶液阳极氧化膜层微观形貌对腐蚀性能的影响

选择酒石酸钠环保电解液,用恒电势法在不同浓度条件(1,5,15,30和50 g/L)下制备TA2纯钛阳极氧化膜。采用原子力显微镜分析膜层的微观三维形貌,使用电化学工作站研究试样在3.5%NaCl溶液低电位下的极化曲线和电化学交流阻抗谱,探讨微观三维形貌对耐腐蚀性能的影响。结果表明:15 g/L浓度时,氧化膜层细小均匀,生长完整,粗糙度较低,具有宽广的钝化区,最大的极化电阻值,较小的致钝电流值和自腐蚀电流值,耐腐蚀性能最佳。     

纯钛表面辉光放电W-Mo共渗层的耐磨及耐蚀性能

采用等电位空心阴极辉光放电技术对纯钛进行W-Mo二元共渗,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计对试样的结构形貌、渗层成分分布及相组成、硬度进行研究.利用摩擦磨损试验仪对试样的摩擦学性能进行研究,利用电化学腐蚀工作站,研究了W-Mo合金渗层在常温静态条件下,在3.5％ NaCl腐蚀介质中的耐蚀性能.结果表明,经W-Mo共渗处理后纯钛表面形成了一层均匀致密的W-Mo改性层,渗层最大厚度达到16.6 μm,最大硬度达到1196HV0.1,是基体的6.85倍.W-Mo共渗后改性层主要由W、Mo、MoTi、TixW1-x相组成.由于表面硬度的大幅提升,试样表面的耐磨性也显著提高,最低摩擦系数仅为0.23,较原始试样的0.516明显减小.测得的试样最低腐蚀速率为0.0016 mm/a,是原始试样的1/230,耐蚀性能也显著提高.     

5083铝合金表面钛铝基耐蚀涂层与TA2钛合金接触腐蚀

针对5083铝合金与TA2钛合金接触腐蚀问题,采用超音速微粒沉积技术在5083铝合金表面制备Ti-45Al-7Nb-4Cr耐蚀涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对涂层截面和与基体界面进行测试,分析涂层孔隙率和与5083铝合金基体的结合机制;采用电化学工作站测试5083铝合金、TA2钛合金、TiAl合金铸锭和涂层的极化曲线,并对比研究5083铝合金、TiAl合金铸锭和涂层与TA2钛合金接触腐蚀敏感性。结果表明:涂层孔隙率为1.4%,涂层与基体结合机制为机械结合,通过在5083铝合金表面制备Ti-45Al-7Nb-4Cr合金防护涂层后,可使材料电极电位由-913.90mV升高到-572.47mV,与TA2钛合金的接触腐蚀电流密度由16.2μA/cm2降为0.21μA/cm2,接触腐蚀敏感性由E级降到A级,解决了铝合金与钛合金的接触腐蚀防护问题。     

纯铜离子渗镀钛层的耐蚀性

采用加弧辉光离子渗镀技术, 实现了在纯铜表面形成均匀的渗镀钛层. 用电化学测试技术对渗镀层在0.5moL/LH2SO4溶液中的耐蚀性进行了对比试验研究. 结果表明渗镀钛层的耐蚀性能大大提高, 与钛板相当, 并对渗镀层钛浓度的分布、渗镀层显微硬度、渗镀层相的结构进行了测定.     

TA2钛合金真空感应碳氮共渗组织及耐磨损和耐腐蚀性能

通过真空感应碳氮共渗技术对纯钛合金(TA2)在900 ℃下进行表面改性处理,并研究了经过碳氮共渗处理后TA2钛合金表面强化层的组织结构、耐磨损及腐蚀性能。结果表明:经900 ℃碳氮共渗处理后,TA2钛合金表面生成了一层以C_0.3N_0.7Ti为主的复合层;表层的显微硬度高达2236 HV0.25,相较于未经碳氮共渗处理的试样提高了约4.4倍;碳氮共渗后试样表现出典型的氧化轻微磨损特征。在模拟体液(SBF)溶液中,碳氮共渗TA2钛合金试样的腐蚀电位向正移动,自腐蚀电流密度明显降低,耐蚀性提高。     

聚苯胺膜/不锈钢复合双极板的耐蚀性和导电性

目的在316L不锈钢(SS)表面沉积聚苯胺(PANI)薄膜,制备PANI/316L SS复合材料双极板,提高316LSS在质子交换膜燃料电池工作环境下的耐腐蚀性能和导电性能。方法采用循环伏安法,在0.1 mol/L苯胺单体与0.2 mol/L H2SO4组成的水溶液中,在316L SS基体上电化学聚合PANI薄膜。采用SEM观察表面形貌,采用FTIR和Raman分析PANI官能团结构,采用XPS分析PANI膜中元素组成和化学键合状态。采用开路电位(OCP)、极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究PANI/316L SS腐蚀性能。采用四探针技术研究PANI膜的导电性。结果 SEM观察显示PANI膜为纤维状堆积物。红外光谱发现苯环、醌环和S==O伸缩振动,拉曼光谱发现掺杂态的半醌自由基C—N+·,确定合成的PANI具有中间氧化态结构。XPS分析表明,聚合过程发生了质子酸掺杂,"对阴离子"(SO42-)进入PANI分子链中,掺杂度为3%～4%。电化学测试表明,PANI/316L SS的OCP为0.15～0.25 V,PANI使316L SS腐蚀倾向降低,随着Cl-浓度的升高,腐蚀电流密度增大。结论在酸性含Cl-介质中,PANI/316L SS体系耐蚀性好,膜/基界面处保护性氧化膜Fe2O3和Cr2O3的形成,使PANI/316L SS体系耐腐蚀性能提高。在制备条件下,PANI膜厚度介于146～315μm之间,电导率范围为1.33～8.91 S/cm。     

TA15钛合金碳钨元素激光表面合金化组织及耐磨性能

针对钛合金耐磨性差的问题,利用WC颗粒与TA15钛合金粉末混合采用激光表面合金化技术在TA15钛合金表面成功制得以溶入W元素的β-Ti为基体、初生及共晶TiC/(TiW)C为增强相的表面改性层。结果表明,改性层由于钨元素与碳元素的添加,显微硬度得到提高,耐磨性能提高了2～3倍。TiC/(TiW)C硬质增强相为提高改性层的耐磨损性发挥了重要作用。