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热处理对TA9钛合金板材耐腐蚀性能的影响

发布时间: 2022-12-06 19:53:52    浏览次数:

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。

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2.2 腐蚀性能

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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。

t4.jpg

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。

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