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氢脆在钛及钛合金材料中的危害

2016-06-01 10:28:22
作者:本网整理
来源:宝鸡钛产业研究院

在钛及钛合金中,氢可固溶于β相和a相,也可以γ相(氢化物)形式存在。氢降低钛的a+β/β相变点,是一种间隙型β稳定元素。当钛及钛合金中氢含量小于0.020%时,可防止发生氢化物型氢脆。但是应力感生氢化物氢脆和可逆氢脆在钛及钛合金中是很难避免的。氢对钛及钛合金性能的影响主要表现为氢脆。

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    在钛及钛合金中,氢可固溶于β相和a相,也可以γ相(氢化物)形式存在。氢降低钛的a+β/β相变点,是一种间隙型β稳定元素。当钛及钛合金中氢含量小于0.020%时,可防止发生氢化物型氢脆。但是应力感生氢化物氢脆和可逆氢脆在钛及钛合金中是很难避免的。氢对钛及钛合金性能的影响主要表现为氢脆。


    要减少钛及钛合金的氢脆,主要措施是减少氢含量。实践证明,严格控制原料:采用真空熔炼,在加工中采用中性或氧化性气氛或采用涂层;热处理中避免还原气氛;在惰性气氛或真空保护下进行焊接,碱酸洗中尽量避免增氢等等都是有效的。此外,铝、锡能提高氢在a钛中的固溶度;β稳定元素可通过增加β相的数量,提高氢在钛及钛合金中的溶解能力,都减少钛及钛合金对氢化物及应力感生氢化物型氢脆的敏感性。但是钛合金中的氧是促进氢脆的。


    钛的吸氢构成氢化物致使腐蚀损坏的情况大致有以下几种情况:(1)假如氢的分散速度较慢,氢化物主要会集在钛外表,则外表氢化物 产生脆性脱落然后致使腐蚀加速;(2)氢在应力作用下分散到应力场会集的方位构成氢化物,因为内部微裂纹在应力作用下的分散贯通,构成氢致开裂:(3)钛基体全面很多吸氢,致使钛材的氢脆损坏。


    钛的氢脆具有如下特色和规则:


    (1)钛的氢脆损坏属于氢化物型氢脆损坏,氢化物型氢脆的特色是在高速变形下才呈现脆性断裂,而在低速变形时,通常不呈现 氢脆灵敏性。当钛中氢含量高于0.03%时才会影响断面缩短率, 而氢含量低于0.05%时,拉伸强度、屈从强度和延伸率根本不变。 这标明惯例力学性能关于判别钛的氢脆是不灵敏的。


    (2)钛被铁器擦伤和污染的方位,因为钛的外表镶嵌了铁的微粒,常常是点腐蚀的引发点,又是氢进人的突破口。而固溶在钛中 的杂质铁,乃至作为第二相存在富铁相,关于点腐蚀或吸氢和氢脆 都不灵敏。


    (3)钛的氢脆灵敏性与点腐蚀相同,外表预处理状况的影响很大。阳极氧化或热氧化的外表抗吸氢和氢脆的能力最强,酸洗(硝 酸加氢氟酸)或退火的外表次之,机械磨光或机械喷砂的外表抗吸 氢和氢脆的能力最差。这标明处于活性状况的钛老是简单吸氢的,钛外表完好的氧化膜是阻挠吸氢然后避免氢脆的有用屏障。


    (4)钛的吸氢通常经过下列路径产生:(a)高温(>300度)的氢气氛或含氢气氛;(b)缝隙腐蚀或还原性无机酸腐蚀时发生的初生态氢;(c)电偶腐蚀或阴极维护时发生的氢;(d)海水电解 中钛处于阴极状况(电位<0.70V)。为此,为了确保钛不吸氢, 应将钛在海水中的电位控制在一0.70V以上。


    (5)在pH值坐落3-12规模中,钛的氧化膜是安稳的,它是氢浸透的有用屏障在上述pH值规模内,短期阴极充氢实验没有发现吸氢表象。假如pH值在上述规模之外,估计氧化膜是不安稳的,因而维护作用很弱,氧化膜维护性的残缺有利于氢进入钛基体。长时间实验标明,在中性盐水中,阴极电位低于一0.7V时能够致使氢吸收。在十分大的阴极电流密度下(电极电位比一1.OVSCE更负),能够加速氢吸收并最终致使室温下的氢脆表象。

 

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责任编辑:王元

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标签:, 钛合金, 氢脆, 危害

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