热处理对TA9钛合金板材耐腐蚀性能的影响

影响钛合金的耐腐蚀性的因素很多，晶粒大小、晶粒取向[1]、位错密度、合金元素含量、合金表面状态等，钛合金热处理的冷却速度对组织形成有很重要的意义[2]本实验通过 改变TA9钛合金板材热处理方式来获得更耐盐酸腐蚀的钛合金组织。

1、实验材料与方法

本实验采用的TA9钛合金是经过三次真空自耗电弧炉熔炼成 准210m m×340m m 锭，经β相区开坯锻造，α+β 相区终锻制得准25mm 板坯。后经双向热轧制成5mm板材，经  700℃30min退火,使用线切割制成若干5mm×9m m×12mm块体,取3个试样分别在型号为R K-2-Ø48X100-110电阻炉中加热至920℃保温30min分别进行水淬、炉冷、空冷，炉冷至300℃出炉空冷。将所得试样经240目打磨掉1mm后用600目、1200目碳化钨砂纸打磨，之后用150nm SiO₂溶胶抛光至划痕消失。用配比为 HF:HNO₃:H₂O=1:3:10 的腐蚀剂腐蚀磨面 60s后， 用流动水冲洗干净，然后用工业无水乙醇擦拭、并用吹风机吹干。之后在OLYMPUS - PMG3 光学金相显微镜下观察并照相。

对取得金相试样的试样进行重新抛光至镜面，为了排除其他切割面对耐腐蚀性的干扰，用铜导线缠绕试样，对试样其它面及导线进行蜡封仅保留轧制面，在CH I660D 电化学工 作站对以上试样进行电化学腐蚀试验，腐蚀介质为38%的浓盐酸，试验25 在 ℃水浴箱中进行。采用经典的三电极体系，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，用夹具夹住试样导线，浸入浓硫酸溶液中，然后测量 5min 开路电位，待电位稳定后测试交流阻抗，再测Tafel曲线。设置初始扫描电位为−1.2 V(vs SCE)，最终电位为0.5V，扫描速度 10 mV/s，敏感度为 1×10⁻³。交流阻抗扫描的信号频率范围为：10 m Hz~100 k Hz，在开路电位处进行。之后观察腐蚀试验结束后试样表面形貌，对比耐腐蚀性的差异。

2、结果与讨论

2.1 金相组织

图 1为 920℃不同冷速的试样的金相组织，920℃并未打完全达到TA9相变点，由图可以看出水冷组织为未溶解的α相颗粒及原始α相孪晶组织和马氏体相α，相基体；空冷组织 为原始未溶解α相与针状α相；炉冷组织为均匀的等轴α晶粒，晶粒内部有明显的孪晶，原始试样发生再结晶。

2.2 腐蚀性能

图2为不同冷速的Tafel曲线，因为自腐蚀电流的大小反应材料腐蚀反应速率，由图2可以看出自腐蚀电流 920水淬>920空冷>920炉冷；因此耐腐蚀性920炉冷>920空冷>920水淬图3 为三种处理方式的Bod e，由图可以看出阻抗绝对值在低频区920炉冷>920空冷>920水冷，阻抗绝对值越大表示材料耐腐蚀性越好。 与Tafel曲线所得结果一致图4为试样腐蚀试验后的表面相貌， 炉冷试样的表面形貌较水冷、空冷平整，水冷、空冷试样腐蚀坑较深 ，腐蚀较为严重。这与tafel曲线对比以及Bode图得到的结论一致。

3、结论

１、热处理方式以及不同组织形貌会引起TA9钛合金耐腐蚀性差异。

２、炉冷得到的均匀的等轴α晶粒组织较空冷、水冷具有更好的耐腐蚀性。

参考文献：

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

[2]（苏）鲍利索娃（Борисова，Е.А.）；陈石卿译 ,钛合金金相学[M],北京：国防工业出版社，1986:228.

作者简介：

王鹤（1989-），男，陕西乾县人，在读在职研究生，主要研究方向为钛合金。