氧化处理对纯钛焊接接头耐腐蚀性能影响研究

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本文在对经过TIG焊接的工业纯钛焊接接头试样进行不同温度(在550℃、650℃、750℃、850℃和950℃下氧化4h)和不同时间(在550℃下氧化2h、4h、6h和8h)氧化的基础上,分析了其氧化动力学行为,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和光学显微镜(OM)等方法对不同条件热氧化后材料的显微组织、表面形貌、物相组成进行了分析,获得了氧化速率、显微组织和物相随氧化温度和时间变化的规律,并探讨了其氧化机理。采用动电位极化技术和电化学阻抗谱测试方法对未氧化的工业纯钛焊接接头和经过不同条件氧化处理的工业纯钛焊接接头进行了电化学测试,获得相关的电化学参数,研究了其在15%HCl溶液中的电化学腐蚀性能。采用重量法对未氧化的工业纯钛焊接接头和经过不同条件氧化处理的工业纯钛焊接接头进行了浸泡腐蚀测试,获得均匀腐蚀速率,研究了其在15%HCl溶液中的浸泡腐蚀性能。结果表明,工业纯钛焊接接头在550℃不同时间(0h、2h、4h、6h、8h)下进行氧化处理,氧化速率与时间呈抛物线规律,焊接接头的氧化速率随时间的延长而增加,氧化速率的增量随之减少,氧化处理时间对焊接接头的氧化行为影响较小,接头表面只发生了细微的氧化反应,单位面积增重和氧化增重速率过小,氧化不明显。工业纯钛焊接接头在不同温度(550℃、650℃、750℃、850℃和950 ℃)下氧化4h,随着氧化温度的升高,氧化速率与温度呈指数增长规律,焊接接头的氧化速率随着温度的升高而增大。在550℃和650℃下表面氧化反应较小,基体表面Ti含量远大于氧化产物Ti O2的含量,在750℃下氧化反应较为明显,基体表面Ti含量小于氧化产物Ti O2的含量,氧化反应并不充分,氧化膜并未完全覆盖接头表面,在850℃和950℃下,基体表面Ti元素消失,全部变为Ti O2即接头表面全部被氧化膜包裹,950℃下接头表面的氧化膜更厚更加致密。在15%HCl溶液的电化学腐蚀体系中,工业纯钛焊接接头的极化电阻大于母材,自腐蚀电流密度小于母材,其耐腐蚀性能优于母材。经过650℃、850℃和950℃氧化处理4h后,随着氧化温度的升高,纯钛焊接接头的极化曲线先右移再左移,当氧化温度为950℃时,其耐蚀性最好,在15%HCl溶液中,工业纯钛焊接接头的耐蚀性次序为950℃4h>850℃4h>未氧化的焊接接头>母材>650℃4h。在15%HCl溶液的浸泡腐蚀体系中,未氧化纯钛焊接接头的均匀腐蚀速率最大,经650℃、850℃和950℃氧化处理4h后工业纯钛焊接接头在15%HCl溶液中的均匀腐蚀速率减小,但随着氧化处理温度的升高工业纯钛焊接接头在15%HCl溶液中的腐蚀速率增大。在15%HCl溶液中,未氧化与经过650℃、850℃和950℃氧化4h的工业纯钛焊接接头的均匀腐蚀速率大小依次为650℃4h<850℃4h<950℃4h<未氧化焊接接头。
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