摘 要

近年来工业中对钛合金的应用越来越广泛，尤其是在海洋工业中，由于钛合金优异的耐海水和耐海洋大气腐蚀的特性，钛合金正被用于各类工程材料中。本文利用CHI660E电化学工作站测量TA2在模拟海水环境下不同温度（55℃、40℃、25℃）下的钝化区间。通过EIS，测量并拟合确定膜电容和膜电阻等参数。测量Mott-Scottky曲线计算钝化膜施主密度和点缺陷扩散系数。计算钝化膜厚度，探究温度对钝化膜参数的影响。实验发现，温度升高时，钝化膜的施主密度呈现增加趋势，从而影响钝化膜点缺陷扩散系数，影响钛合金的防腐蚀性能。

关键词：钛合金 温度 电化学 施主密度

Effect of temperature on the passivation behavior of titanium alloy in sulfur-bearing seawater

Abstract

In recent years, the application of titanium alloy in industry has become more and more extensive.Due to the excellent seawater and Marine atmosphere corrosion characteristics of titanium alloy,Titanium alloys are being used in all kinds of engineering materials,especially in the Marine industry.In this paper,we use CHI660E electrochemical workstation to measure TA2 under different temperatures(55℃，40℃，25℃） in simulated seawater enviroment.The parameters such as membrane capacitance and film resistance are measured and fitted through the EIS,The donor density of passivation film was calculated by Mott-Schottky.The influence of temperature on the parameters of passivation film was investigated by calculating the thickness of passivation film.It was found that when the temperature is increased, the main density of the passivation film increases, which influences the diffusion coefficient of the passivation film, thus affecting the anti-corrosion property of titanium alloy.

Key words:Titanium alloy;Temperature;electrochemistry;Donor density

目录

摘要.....................................................................................................I

Abstract...............................................................................................II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 钛合金钝化行为的研究进展 1

1.2.1 pH的影响 1

1.2.2 温度的影响 2

1.3钛合金的海洋工程应用 3

1.3.1 钛合金的类型 3

1.3.2 钛合金的应用 4

1.4 点缺陷模型 5

1.4.1 点缺陷模型介绍 5

1.4.2 点缺陷模型的应用 6

1.5 本章总结 7

第二章 实验内容和方法 8

2.1 实验路线 8

2.2 实验材料、仪器及样品 8

2.3 实验方法 9

2.3.1 工作电极的制备 9

2.3.2 电化学实验 9

1.开路电位OCP 10

2. i-t阴极极化曲线 10

3. EIS电化学阻抗 10

4. Mott-Scottky曲线 10

2.4 分析方法 11

1、EIS数据处理 11

2、Mott-Scottky数据处理 11

3、点缺陷扩散系数D₀计算 12

第三章 实验结果与讨论 13

3.1 动电位极化曲线 13

3.2 IT电流-时间曲线 15

3.3 EIS电化学阻抗谱 16

3.4 Mott-Schottky曲线 20

第四章 结论 23

4.1结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1 引言

近几年来，钛因为其轻质、高强度、无磁性、耐蚀性，尤其是优异的耐海水和海洋大气腐蚀性能而被称作为“海洋金属”。金属钛作为工程材料从1950年开始被投入使用。钛合金密度在工程材料用金属中相对而言比较小，仅为钢的一半左右，因此钛被归类为轻金属。钛合金的熔点较高。钛在力学性能上的抗冲击能力十分优异。钛的加工工艺适应性良好，可进行自由锻、模锻、挤压、轧制等各种加工。钛合金耐海水及海洋大气腐蚀性能相对其余海洋工程材料有着得天独厚的优势，因此钛合金的各类实用性材料是海洋舰船、海上石油勘探平台建筑材料所必需的。钛是一种极易发生钝化的金属，由于钛本身活泼的性质，使其作为海洋工程材料实际应用时，即使表面出现大量的机械磨损也能在短时间内发生钝化并恢复。众所周知，钛合金极强的耐海水腐蚀性能源自表面的钝化膜。于大多数易被氧化形成钝化膜的金属一样，钛合金表面的钝化膜也是由于钛与氧的结合，氧离子的存在改变了金属与溶液界面形态而使钛合金产生了钝化行为。根据已知研究，钛表面钝化膜在溶液环境中非常稳定，并且随环境温度和阳极电位的变化钛的钝化膜厚度会随之发生变化，钛合金钝化膜的元素组成和化学状态随着厚度的变化而变化。

钛自20世纪50年代开始被发展，到今天已经成为工程中广泛使用的重要结构金属，Ti-6Al-4V合金是钛合金开始发展时期被开发的第一种实用的钛合金，该型号的钛合金使用量占所有钛合金型号的75%-85%，其余钛合金以TA1、TA2、TA、TC4为主。

1.2 钛合金钝化行为的研究进展

相关图片展示：