Титановые сплавы, состоящие из титана в качестве основного металла и других элементов, обладают многочисленными преимуществами, такими как низкая плотность, высокое соотношение прочности-к-весу, отличная коррозионная стойкость и хорошие технологические свойства. Эти свойства делают титановые сплавы идеальным выбором для конструкционных материалов аэрокосмической отрасли. В реальных-производственных условиях в титановых сплавах могут возникать различные типы коррозии, каждый из которых имеет свои особые формы и основные механизмы. В этой статье представлен всесторонний обзор форм и механизмов коррозии, связанных с титановыми сплавами, подчеркивая их значение и последствия.
Щелевая коррозия
Щелевая коррозия возникает в щелях или дефектах металлических деталей, когда электролит образует застойную микросреду, что приводит к локальной коррозии. В нейтральных и кислых растворах вероятность контактной коррозии в щелях титановых сплавов значительно выше, чем в щелочных растворах. Однако контактная коррозия не затрагивает всю поверхность щели, а в конечном итоге приводит к локальному разрушению перфорации.
Питтинговая коррозия
Титан демонстрирует превосходную устойчивость к питтинговой коррозии в большинстве солевых растворов. Однако точечная коррозия более склонна к возникновению в не-неводных растворах и кипящих концентрированных растворах хлоридов. В таких средах ионы галогенидов атакуют пассивную пленку на поверхности титана, что приводит к образованию локализованных питтингов, диаметр которых меньше их глубины. Некоторые органические среды также могут вызывать питтинговую коррозию титановых сплавов в растворах галогенидов. Питтинговая коррозия титановых сплавов обычно возникает в условиях высокой-концентрации и высоких-температур. Кроме того, необходимы особые условия и ограничения для питтинговой коррозии в сульфидной и хлоридной среде.
Водородное охрупчивание
Водородное охрупчивание (HE), также известное как водородное-растрескивание или водородное повреждение, является одним из механизмов разрушения на ранней-стадии титановых сплавов. Пассивная оксидная пленка на поверхности титана и его сплавов обладает высокой прочностью, а склонность к водородному охрупчиванию возрастает с увеличением прочности. Таким образом, водородное охрупчивание пассивной пленки титановых сплавов весьма чувствительно.
Гальваническая коррозия
Пассивная оксидная пленка на поверхности титана способствует положительному сдвигу электродного потенциала титана, повышая его кислото- и водостойкость. Однако относительно высокий потенциал титановых сплавов может создать электрохимическую цепь при контакте с другими металлами, что приведет к гальванической коррозии. Титановые сплавы склонны к гальванической коррозии в двух типах сред: к первому типу относятся водопроводная вода, растворы солей, морская вода, атмосфера, азотная кислота, уксусная кислота и др., где стабильный электродный потенциал Cd, Zn и Al более отрицателен, чем у Ti, что приводит к значительному увеличению (в 6-60 раз) скорости анодной коррозии. Ко второму типу относятся H2SO4, HCl и др., где Ti может находиться в пассивированном или активированном состоянии. Однако часто наблюдаемая гальваническая коррозия при контакте обычно возникает в агрессивных средах первого типа. Анодирование обычно используется для формирования модифицированных слоев на поверхности подложки, препятствующих гальванической коррозии.
Понимание различных форм коррозии и их механизмов в титановых сплавах имеет решающее значение для разработки коррозионностойких-материалов и конструкций. Щелевая коррозия, питтинговая коррозия, водородное охрупчивание и гальваническая коррозия являются распространенными формами коррозии, которые могут повлиять на характеристики и целостность титановых сплавов в различных средах.
