Hợp kim titan, bao gồm titan làm kim loại cơ bản cùng với các nguyên tố khác, mang lại nhiều ưu điểm như mật độ thấp, tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và các đặc tính xử lý thuận lợi. Những thuộc tính này làm cho hợp kim titan trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho vật liệu kết cấu hàng không vũ trụ. Trong môi trường sản xuất thực tế, nhiều loại ăn mòn khác nhau có thể xảy ra trong hợp kim titan, mỗi loại có dạng và cơ chế cơ bản riêng biệt. Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan toàn diện về các hình thức và cơ chế ăn mòn liên quan đến hợp kim titan, nêu bật tầm quan trọng và ý nghĩa của chúng.
Đường nứt ăn mòn
Ăn mòn kẽ hở xảy ra ở các kẽ hở hoặc khuyết tật của các thành phần kim loại khi chất điện phân tạo thành môi trường vi mô ứ đọng, dẫn đến ăn mòn cục bộ. Trong dung dịch trung tính và axit, xác suất ăn mòn tiếp xúc ở các kẽ hở của hợp kim titan cao hơn đáng kể so với dung dịch kiềm. Tuy nhiên, ăn mòn tiếp xúc không ảnh hưởng đến toàn bộ bề mặt kẽ hở mà cuối cùng dẫn đến thủng thủng cục bộ.
ăn mòn rỗ
Titan thể hiện khả năng chống ăn mòn rỗ tuyệt vời trong hầu hết các dung dịch muối. Tuy nhiên, ăn mòn rỗ dễ xảy ra hơn trong các dung dịch không chứa nước và dung dịch clorua đậm đặc đang sôi. Trong những môi trường như vậy, các ion halogenua tấn công màng thụ động trên bề mặt titan, dẫn đến vết rỗ cục bộ với đường kính lỗ nhỏ hơn độ sâu của chúng. Một số môi trường hữu cơ nhất định cũng có thể gây ra sự ăn mòn rỗ trên hợp kim titan trong dung dịch halogenua. Ăn mòn rỗ trong hợp kim titan thường xảy ra ở điều kiện nồng độ cao và nhiệt độ cao. Ngoài ra, các điều kiện và giới hạn cụ thể là cần thiết cho việc rỗ trong môi trường sunfua và clorua.
Sự giòn hydro
Tính giòn do hydro (HE), còn được gọi là vết nứt do hydro gây ra hoặc hư hỏng do hydro, là một trong những cơ chế hư hỏng giai đoạn đầu trong hợp kim titan. Màng oxit thụ động trên bề mặt titan và hợp kim của nó có độ bền cao và khả năng dễ bị giòn do hydro tăng lên khi cường độ ngày càng tăng. Do đó, độ giòn hydro của màng thụ động trên hợp kim titan rất nhạy.
Sự ăn mòn điện
Màng oxit thụ động trên bề mặt titan thúc đẩy sự thay đổi tích cực về thế điện cực của titan, tăng cường khả năng chống axit và nước của nó. Tuy nhiên, tiềm năng tương đối cao của hợp kim titan có thể tạo ra mạch điện hóa khi tiếp xúc với các kim loại khác, dẫn đến ăn mòn điện. Hợp kim titan dễ bị ăn mòn điện trong hai loại môi trường: loại thứ nhất bao gồm nước máy, dung dịch muối, nước biển, khí quyển, axit nitric, axit axetic, v.v., trong đó thế điện cực ổn định của Cd, Zn và Al cao hơn âm hơn Ti, dẫn đến tốc độ ăn mòn anốt tăng lên đáng kể ({0}} lần). Loại thứ hai bao gồm H2SO4, HCl, v.v., trong đó Ti có thể ở trạng thái thụ động hoặc kích hoạt. Tuy nhiên, hiện tượng ăn mòn điện hóa thường thấy trong quá trình tiếp xúc thường xảy ra ở loại môi trường ăn mòn đầu tiên. Phương pháp xử lý anodizing thường được sử dụng để tạo thành các lớp biến đổi trên bề mặt chất nền, ức chế ăn mòn điện.
Hiểu được các dạng ăn mòn khác nhau và cơ chế của chúng trong hợp kim titan là rất quan trọng để thiết kế các vật liệu và cấu trúc chống ăn mòn. Ăn mòn kẽ hở, ăn mòn rỗ, giòn hydro và ăn mòn điện là những dạng ăn mòn nổi bật có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và tính toàn vẹn của hợp kim titan trong các môi trường khác nhau.
