TC4鈦合金在含硫離子海水中的腐蝕磨損行為研究
摘要: 硫化物在特殊海洋環(huán)境(如深海熱液區(qū)、工業(yè)污染區(qū)等)中十分常見(jiàn),本研究通過(guò)電化學(xué)技術(shù)原位監(jiān)測(cè)TC4鈦合金的腐蝕磨損過(guò)程,并利用臺(tái)階儀與3D輪廓儀對(duì)磨損后的體積進(jìn)行量化,結(jié)合掃描電子顯微鏡和能譜儀觀測(cè)微觀形貌及成分,系統(tǒng)揭示了硫離子(S2-)濃度對(duì)TC4在3.5% NaCl溶液中腐蝕-磨損動(dòng)態(tài)損傷過(guò)程中的影響作用,從而為海洋裝備中鈦合金部件在含硫介質(zhì)環(huán)境下的耐久性設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。結(jié)果表明:TC4的總腐蝕磨損量隨著S2-濃度的增加顯著增大,且磨損機(jī)制從單純磨料磨損轉(zhuǎn)變?yōu)槟チ?、疲勞磨損共存的復(fù)合機(jī)制。在腐蝕磨損過(guò)程中,當(dāng)S2-濃度從0 mmol/L增加到60 mmol/L時(shí),TC4的OCP降低了低400 mV左右。同時(shí),腐蝕電流密度增大了近2個(gè)數(shù)量級(jí)。腐蝕磨損交互量化分析表明,腐蝕促進(jìn)磨損分量占比從2.94%提升到5.59%。海水環(huán)境中的S2-破壞了鈦合金表面鈍化膜,加速局部腐蝕并加劇磨痕區(qū)域的二次溶解,最終導(dǎo)致TC4在腐蝕磨損過(guò)程中的耦合損傷效應(yīng)顯著增強(qiáng)。
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