海洋大氣環(huán)境下TC4鈦合金與316L不銹鋼鉚接件腐蝕行為研究
編輯:2022-10-22 15:11:46
海洋大氣環(huán)境下TC4鈦合金與316L不銹鋼鉚接件腐蝕行為研究無(wú)錫不銹鋼板、無(wú)錫不銹鋼管廠(chǎng)家無(wú)錫漢能不銹鋼2020年10月15日訊 本文研究對象為利用螺栓連接的TC4-316L、316L-316L鉚接件以及316L試樣片。試樣在3.5% (質(zhì)量分數) NaCl溶液中進(jìn)行模擬海洋大氣環(huán)境的周期浸潤腐蝕實(shí)驗,利用掃描電子顯微鏡 (SEM)、激光共聚焦掃描顯微鏡 (LCSM)、失重法等來(lái)對腐蝕形貌和腐蝕動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析,同時(shí)利用X射線(xiàn)光電子能譜 (XPS) 等手段研究試樣表面腐蝕產(chǎn)物相組成。
海洋環(huán)境是對金屬有較強腐蝕性的環(huán)境之一,各種金屬材料在其中極易受到劣行破壞[1],這也就對海洋環(huán)境下使用材料提出更高、更復雜的要求[2]。而在此環(huán)境下,單一材料往往不能滿(mǎn)足結構件的綜合指標,所以海洋環(huán)境中使用的連接件、結構件往往需要多種金屬的鉚接。
TC4鈦合金與316L不銹鋼是兩種廣泛應用在海洋環(huán)境中的合金。TC4鈦合金具有密度低、強度與比強度高、良好的塑性和韌性、良好抗腐蝕性和高溫強度等特點(diǎn)[3]。316L不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能、良好的耐高溫氧化及耐熱性,同時(shí)具有優(yōu)良的焊接性能。當TC4鈦合金與316L不銹鋼連接后,由于其在腐蝕介質(zhì)中腐蝕電位的差異,不可避免存在電偶腐蝕的傾向[4],同時(shí)還可能由于兩者間連接處存在縫隙發(fā)生縫隙腐蝕。
本文研究對象為利用螺栓連接的TC4-316L、316L-316L鉚接件以及316L試樣片。試樣在3.5% (質(zhì)量分數) NaCl溶液中進(jìn)行模擬海洋大氣環(huán)境的周期浸潤腐蝕實(shí)驗,利用掃描電子顯微鏡 (SEM)、激光共聚焦掃描顯微鏡 (LCSM)、失重法等來(lái)對腐蝕形貌和腐蝕動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析,同時(shí)利用X射線(xiàn)光電子能譜 (XPS) 等手段研究試樣表面腐蝕產(chǎn)物相組成。
1 實(shí)驗方法
1.1 實(shí)驗材料與試樣制備
本實(shí)驗所用材料為T(mén)C4鈦合金以及316L不銹鋼。其中,TC4鈦合金的化學(xué)成分 (質(zhì)量分數,%) 為:O 0.13,Al 5.5,V 4.2,H 0.001,C<0.01,Fe 0.11,N 0.02,Ti余量;316L不銹鋼的化學(xué)成分為:Cr 17.85,Ni 13.90,Mo 2.70,C 0.02,Si 0.62,P 0.007,S 0.001,Mn 0.68,Fe余量。TC4-316L鉚接件中,TC4鈦合金與316L不銹鋼均切割成50 mm×25 mm×3 mm的片狀試樣,沿長(cháng)度方向中軸線(xiàn)上的對稱(chēng)位置,穿兩個(gè)?3 mm孔,以便用來(lái)與其他片狀試樣作螺栓連接;并在試樣片的左上角穿一個(gè)?1 mm的孔。所有線(xiàn)切割后的試樣片均用丙酮除油,然后用水磨砂紙將六面打磨至800#,經(jīng)去離子水沖洗,無(wú)水乙醇脫水,吹風(fēng)機吹干后,放入干燥器中保存待用。
將線(xiàn)切割后的TC4鈦合金和316L不銹鋼試樣片分為3組進(jìn)行周浸腐蝕實(shí)驗:A組為單獨的316L不銹鋼試樣片;B組為兩片316L不銹鋼試樣片鉚接組合 (316L-316L鉚接件);C組為一片TC4鈦合金試樣片與一片316L不銹鋼試樣片鉚接組合 (TC4-316L鉚接件)。鉚接組合的示意圖如圖1所示。為了避免引入第3種金屬產(chǎn)生額外電偶效應,鉚接所用的螺栓均為塑料螺栓。每組至少3個(gè)平行樣。實(shí)驗前用游標卡尺測量每個(gè)單片試樣的實(shí)際尺寸,并用精度為0.1 mg的天平稱(chēng)量初始重量。
不銹鋼板、不銹鋼圓管、不銹鋼方管、不銹鋼矩管、不銹鋼棒、不銹鋼角鋼、不銹鋼絲、方棒、六角棒、角鋼、槽鋼、帶鋼、法蘭、焊接材料、不銹鋼配件以及各種不銹鋼加工產(chǎn)品
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