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  • 熱處理對TA9鈦合金耐腐蝕性能的影響

    發(fā)布時間: 2023-07-09 18:47:09    瀏覽次數(shù):

    影響鈦合金的耐腐蝕性的因素很多,晶粒大小、晶粒取向[1]、位錯密度、合金元素含量、合金表面狀態(tài)等,鈦合金熱處理的冷卻速度對組織形成有很重要的意義[2]本實(shí)驗(yàn)通過 改變TA9鈦合金板材熱處理方式來獲得更耐鹽酸腐蝕的鈦合金組織。

    1、實(shí)驗(yàn)材料與方法

    本實(shí)驗(yàn)采用的TA9 鈦合金是經(jīng)過三次真空自耗電弧爐熔煉成 準(zhǔn)210mm×340mm 錠,經(jīng)β相區(qū)開坯鍛造,α+β 相區(qū)終鍛制得準(zhǔn)25m m 板坯。后經(jīng)雙向熱軋制成5mm板材,經(jīng) 700℃30min退火,使用線切割制成若干5mm×9mm×12mm塊體,取3個試樣分別在型號為RK-2-?48X100-110電阻爐中加熱至920℃保溫30min分別進(jìn)行水淬、爐冷、空冷,爐冷至300℃出爐空冷。將所得試樣經(jīng)240目打磨掉1mm后用600目、1200目碳化鎢砂紙打磨,之后用150nmSiO2溶膠拋光至劃痕消失。用配比為 HF∶ HNO3∶H2O=1 ∶ 3∶10 的腐蝕劑腐蝕磨面 60s后, 用流動水沖洗干凈,然后用工業(yè)無水乙醇擦拭、并用吹風(fēng)機(jī)吹干。之后在 OLYMPUS - PMG3 光學(xué)金相顯微鏡下觀察并照相。

    對取得金相試樣的試樣進(jìn)行重新拋光至鏡面,為了排除其他切割面對耐腐蝕性的干擾,用銅導(dǎo)線纏繞試樣,對試樣其它面及導(dǎo)線進(jìn)行蠟封僅保留軋制面,在CHI660D 電化學(xué)工

    作站對以上試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕試驗(yàn),腐蝕介質(zhì)為38%的濃鹽酸,試驗(yàn)25 在 ℃水浴箱中進(jìn)行。采用經(jīng)典的三電極體系,鉑電極為輔助電極,飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極,用夾具夾住試樣導(dǎo)線,浸入濃硫酸溶液中,然后測量 5min 開路電位,待電位穩(wěn)定后測試交流阻抗,再測Tafel曲線。設(shè)置初始掃描電位為?1.2 V(vs SCE),最終電位為 0.5 V,掃描速度 10 m V/s,敏感度為 1×10?3。交流阻抗掃描的信號頻率范圍為:10 m Hz~100 k Hz,在開路電位處進(jìn)行。之后觀察腐蝕試驗(yàn)結(jié)束后試樣表面形貌,對比耐腐蝕性的差異。

    360截圖16790524325760.jpg

    2、結(jié)果與討論

    2.1 金相組織

    圖 1為 920℃不同冷速的試樣的金相組織,920℃并未打完全達(dá)到TA9相變點(diǎn),由圖可以看出水冷組織為未溶解的α相顆粒及原始α相孿晶組織和馬氏體相α,相基體;空冷組織 為原始未溶解α相與針狀α相;爐冷組織為均勻的等軸α晶粒,晶粒內(nèi)部有明顯的孿晶,原始試樣發(fā)生再結(jié)晶。

    2.2 腐蝕性能

    圖2為不同冷速的Tafel曲線,因?yàn)樽愿g電流的大小反應(yīng)材料腐蝕反應(yīng)速率,由圖2可以看出自腐蝕電流 920水淬>920空冷>920爐冷;因此耐腐蝕性920爐冷>920空冷>920水淬與Tafel曲線所得結(jié)果一致。

    360截圖164309207812979.jpg

    圖3 為三種處理方式的Bode,由圖可以看出阻抗絕對值在低頻區(qū)920爐冷>920空冷>920水冷,阻抗絕對值越大表示材料耐腐蝕性越好。 

    360截圖16230315204326.jpg

    圖4為試樣腐蝕試驗(yàn)后的表面相貌, 爐冷試樣的表面形貌較水冷、空冷平整,水冷、空冷試樣腐蝕坑較深 ,腐蝕較為嚴(yán)重。這與tafel曲線對比以及Bode圖得到的結(jié)論一致。

    3、結(jié)論

    1、熱處理方式以及不同組織形貌會引起TA9鈦合金耐腐蝕性差異。

    2、爐冷得到的均勻的等軸α晶粒組織較空冷、水冷具有更好的耐腐蝕性。

    參考文獻(xiàn):

    [1] GARBACZ H, PISAREK M, KURZYDLOWSKI K J.Corrosion resistance of nanostructured titanium[J].BiomolecularEngineer, 2007, 24: 559?563.

    [2](蘇)鮑利索娃(Борисова,Е.А.);陳石卿譯 ,鈦合金金相學(xué)[M],北京:國防工業(yè)出版社,1986:228.

    作者簡介:

    王鶴(1989-),男,陜西乾縣人,在讀在職研究生,主要研究方向?yàn)殁伜辖?/span>

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