鈦及其合金具有的優(yōu)異綜合性能廣泛應(yīng)用于航空、航天、化工、電力、醫(yī)療等領(lǐng)域，因其良好的耐腐蝕性能而成為石油化工、化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)的裝備材料，在海洋工程中的應(yīng)用增長(zhǎng)迅速，已成為海洋環(huán)境中應(yīng)用最成功的工程金屬。

    鈦及鈦合金的加工工藝

    焊接是鈦及鈦合金在制造設(shè)備時(shí)最常用的加工工藝之一，焊縫處的耐腐蝕性能是影響設(shè)備最終使用壽命的一個(gè)重要因素。

    腐蝕電位

    腐蝕電位是腐蝕電化學(xué)的基本參數(shù)之一，通過(guò)測(cè)量材料在海水中的腐蝕電位可以研究其耐腐蝕性能。腐蝕電位與材料的化學(xué)成分、金相組織、熱處理工藝、變形與應(yīng)力及表面狀態(tài)等因素有關(guān)。

    測(cè)試與分析方法

    本文將測(cè)試自動(dòng)焊及手動(dòng)焊兩種焊接方式焊接純鈦TA2試樣的焊縫及母材在海水中的腐蝕電位，并分析三種材料的化學(xué)成分，觀察其金相組織，研究化學(xué)成分及金相組織對(duì)純鈦TA2腐蝕電位的影響。

    試驗(yàn)

    1 試驗(yàn)材料

    實(shí)驗(yàn)采用牌號(hào)TA2規(guī)格δ6mm的純鈦板，化學(xué)成分見(jiàn)表1。

    表1 TA2的化學(xué)成分（%）

    2 試驗(yàn)方法

    采用自動(dòng)焊和手動(dòng)焊兩種焊接方式將TA2純鈦板焊接后，分別在母材及焊縫處取10×10或Ф10大小樣品，在海水（中性3.5%NaCl溶液）中測(cè)量腐蝕電位。

    測(cè)量?jī)x器為ZRA-1電偶腐蝕計(jì)，以每組三件樣品腐蝕電位的均值作為此種材料的腐蝕電位值。

    對(duì)測(cè)試過(guò)腐蝕電位的試樣進(jìn)一步打磨拋光、腐蝕后在40MAT型金相顯微鏡下觀察其金相組織。

    結(jié)果與討論

    1 自腐蝕電位

    由圖1可以看出，三種材料的穩(wěn)定腐蝕電位值相差不大，母材試樣的略高，自動(dòng)焊焊縫試樣的較低，手動(dòng)焊焊縫試樣的則居中。

    2 化學(xué)成分

    由表1可見(jiàn)：母材各項(xiàng)化學(xué)成分均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)；自動(dòng)焊焊縫試樣的C、N兩種元素含量超標(biāo)，C元素超標(biāo)25%，N元素超標(biāo)67%；手動(dòng)焊焊縫試樣的N元素含量超標(biāo)，超標(biāo)33%。

    三種材料的氣體元素含量出現(xiàn)了差異，但其在海水中的自腐蝕電位卻相差不大，這說(shuō)明對(duì)于純鈦TA2而言，氣體元素含量的差異對(duì)海水中自腐蝕電位的影響不大。

    3 金相組織

    圖2 試樣金相組織照片

    從圖2中可以看出：母材試樣為單相等軸的α組織，晶粒度6.0級(jí)。手動(dòng)焊與自動(dòng)焊焊縫試樣的金相組織均是邊界呈鋸齒狀的大晶粒，在晶粒內(nèi)間或分布有針狀馬氏體。三種試樣的金相組織差異較大，但其在海水中的自腐蝕電位相差不大，這表明金相組織差異對(duì)3種試樣在海水中自腐蝕電位的影響較小。

    結(jié)論

    1）自動(dòng)焊及手動(dòng)焊兩種焊接方式均會(huì)造成TA2焊縫氣體元素含量超標(biāo)；

    2）化學(xué)成分差異對(duì)TA2在海水種自腐蝕電位的影響不大；

    3）組織形貌差異對(duì)TA2在海水種自腐蝕電位的影響不大；

    4）TA2自動(dòng)焊及手動(dòng)焊焊縫的組織均為粗大鋸齒狀α相+少量針狀馬氏體組織。

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責(zé)任編輯：王元

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