熱處理對TA9鈦合金板材耐腐蝕性能的影響

影響鈦合金的耐腐蝕性的因素很多，晶粒大小、晶粒取向[1]、位錯密度、合金元素含量、合金表面狀態(tài)等，鈦合金熱處理的冷卻速度對組織形成有很重要的意義[2]本實(shí)驗通過 改變TA9鈦合金板材熱處理方式來獲得更耐鹽酸腐蝕的鈦合金組織。

1、實(shí)驗材料與方法

本實(shí)驗采用的TA9鈦合金是經(jīng)過三次真空自耗電弧爐熔煉成 準(zhǔn)210m m×340m m 錠，經(jīng)β相區(qū)開坯鍛造，α+β 相區(qū)終鍛制得準(zhǔn)25mm 板坯。后經(jīng)雙向熱軋制成5mm板材，經(jīng)  700℃30min退火,使用線切割制成若干5mm×9m m×12mm塊體,取3個試樣分別在型號為R K-2-?48X100-110電阻爐中加熱至920℃保溫30min分別進(jìn)行水淬、爐冷、空冷，爐冷至300℃出爐空冷。將所得試樣經(jīng)240目打磨掉1mm后用600目、1200目碳化鎢砂紙打磨，之后用150nm SiO₂溶膠拋光至劃痕消失。用配比為 HF:HNO₃:H₂O=1:3:10 的腐蝕劑腐蝕磨面 60s后， 用流動水沖洗干凈，然后用工業(yè)無水乙醇擦拭、并用吹風(fēng)機(jī)吹干。之后在OLYMPUS - PMG3 光學(xué)金相顯微鏡下觀察并照相。

對取得金相試樣的試樣進(jìn)行重新拋光至鏡面，為了排除其他切割面對耐腐蝕性的干擾，用銅導(dǎo)線纏繞試樣，對試樣其它面及導(dǎo)線進(jìn)行蠟封僅保留軋制面，在CH I660D 電化學(xué)工 作站對以上試樣進(jìn)行電化學(xué)腐蝕試驗，腐蝕介質(zhì)為38%的濃鹽酸，試驗25 在 ℃水浴箱中進(jìn)行。采用經(jīng)典的三電極體系，鉑電極為輔助電極，飽和甘汞電極(SCE)作為參比電極，用夾具夾住試樣導(dǎo)線，浸入濃硫酸溶液中，然后測量 5min 開路電位，待電位穩(wěn)定后測試交流阻抗，再測Tafel曲線。設(shè)置初始掃描電位為?1.2 V(vs SCE)，最終電位為0.5V，掃描速度 10 mV/s，敏感度為 1×10^?3。交流阻抗掃描的信號頻率范圍為：10 m Hz~100 k Hz，在開路電位處進(jìn)行。之后觀察腐蝕試驗結(jié)束后試樣表面形貌，對比耐腐蝕性的差異。

2、結(jié)果與討論

2.1 金相組織

圖 1為 920℃不同冷速的試樣的金相組織，920℃并未打完全達(dá)到TA9相變點(diǎn)，由圖可以看出水冷組織為未溶解的α相顆粒及原始α相孿晶組織和馬氏體相α，相基體；空冷組織 為原始未溶解α相與針狀α相；爐冷組織為均勻的等軸α晶粒，晶粒內(nèi)部有明顯的孿晶，原始試樣發(fā)生再結(jié)晶。

2.2 腐蝕性能

圖2為不同冷速的Tafel曲線，因為自腐蝕電流的大小反應(yīng)材料腐蝕反應(yīng)速率，由圖2可以看出自腐蝕電流 920水淬>920空冷>920爐冷；因此耐腐蝕性920爐冷>920空冷>920水淬圖3 為三種處理方式的Bod e，由圖可以看出阻抗絕對值在低頻區(qū)920爐冷>920空冷>920水冷，阻抗絕對值越大表示材料耐腐蝕性越好。 與Tafel曲線所得結(jié)果一致圖4為試樣腐蝕試驗后的表面相貌， 爐冷試樣的表面形貌較水冷、空冷平整，水冷、空冷試樣腐蝕坑較深 ，腐蝕較為嚴(yán)重。這與tafel曲線對比以及Bode圖得到的結(jié)論一致。

3、結(jié)論

１、熱處理方式以及不同組織形貌會引起TA9鈦合金耐腐蝕性差異。

２、爐冷得到的均勻的等軸α晶粒組織較空冷、水冷具有更好的耐腐蝕性。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]（蘇）鮑利索娃（Борисова，Е.А.）；陳石卿譯 ,鈦合金金相學(xué)[M],北京：國防工業(yè)出版社，1986:228.

作者簡介：

王鶴（1989-），男，陜西乾縣人，在讀在職研究生，主要研究方向為鈦合金。