图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation氟离子对ZTi60钛合金损伤钝化膜生长过程的影响机制研究

编号：508 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-25 10:27:28 浏览：267次收藏取消收藏

2024-05-12 18:00

15min

[I2] 论坛8：腐蚀与防护技术B [I2-2] 论坛8B下午

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摘要

钛合金由于具有优异的耐蚀性，被广泛应用于海洋工程领域。然而，材料在海洋环境下服役条件恶劣，容易遭受严重的腐蚀破坏。钛合金使用时面临的腐蚀破坏都与钝化膜密切相关，尤其是表面划伤后钝化膜受损引起的局部腐蚀。目前，破损区钝化膜在氟离子F^-介质中的演化规律还并不十分清楚。因此，本研究利用电极划伤装置对比了ZTi60钛合金在中性含F^-的3.5%NaCl溶液中，完整膜层与划伤区域钝化膜生长的动力学过程。结果表明：根据M-S结果，完整膜层与划伤钝化膜的载流子密度N_D皆随F^-浓度的增加而增加，这表明钝化膜生长受到溶液中氟离子的影响，且随着氟离子浓度的增加，钝化膜的生长速率逐渐增大。对于完整的ZTi60钝化膜，膜层的生长是由氧空位V_o^··的生成反应决定的，在相同的F^-浓度下，电场强度随着膜厚的增加而逐渐增大，供体迁移变得困难，膜生长速度减慢，载流子密度N_D的值随浸泡时间的增加而减小。对于划伤的ZTi60钝化膜，受损钝化膜的划伤区域储存更多的变形能，从而产生更多的位错，因此膜层中的缺陷密度远远高于其他区域，在划痕区域V_o^··的消耗速率将是薄膜生长的速度控制步骤。在钝化膜的再钝化过程中，F^-与溶解氧对钝化膜中氧空位V_o^··的消耗反应存在竞争机制，其过程受溶液中氟离子的含量控制。当F^-浓度低于临界浓度时，溶解氧对氧空位V_o^··的消耗反应占主导地位，随着浸泡时间的延长，膜变得致密；而当F^-浓度超过临界浓度时，F^-对氧空位的消耗占主导地位，导致钝化膜的腐蚀损伤。