模拟人体体液中放电等离子烧结生物医用Ti2448合金的腐蚀行为研究

利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了放电等离子烧结技术(SPS)制备的生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn(Ti2448)合金在Hank's模拟人体体液中的电化学腐蚀行为及腐蚀机理,并与工业纯钛(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了比较。结果表明:与TA1和TC4合金相比,在37℃的Hank's溶液中SPS烧结Ti2448合金具有最小的腐蚀电位与致钝电流密度、接近的腐蚀电流密度以及最大的极化电阻,3种材料耐腐蚀性能好坏依次为Ti2448TC4TA1。     

SPS烧结Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金在Ringer's模拟体液中的电化学腐蚀行为

采用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-5Ta(Ti-Osteum)生物医用钛合金。以生物医用金属材料纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金为对比材料,利用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱等方法研究了该合金在Ringer's模拟体液中的电化学腐蚀行为及其腐蚀机理。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS烧结的Ti-Osteum合金在模拟体液中具有最小的腐蚀电流密度和较小的钝化电流密度、较大的容抗弧以及接近的腐蚀电位,从而显示了优于TC4和TA1的良好耐腐蚀性能。SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟体液中耐腐蚀性优异的主要原因是具有单相β型组织,并且表面出现稳定的复合氧化物钝化膜。     

石油领域耐蚀钛合金电化学特性与选材研究

针对石油工业领域钛合金油井管选材困难的问题，本文以当前市场内较常规的四类钛及钛合金TA2(工业纯钛)、TA10(Ti-0.3Mo-0.8Ni)、TC4(Ti-6Al-4V)、TC4ELI(Ti-6Al-4VELI)为研究对象，利用腐蚀电化学原理分别在常温与加热状态下对上述材料进行耐蚀性能评估，腐蚀环境模拟油田井下含CO₂-H₂S-Cl^--H₂O工况。研究结果表明：常温状态下，耐蚀性能TA2最优，TC4次优，TC4ELI再次优，TA10则相对较弱；当腐蚀环境温度升高时，材料耐蚀参数较常温状态均有所降低，同时其强弱顺序与常温状态也有所不同，依据各参数可确定耐蚀能力由强到弱依次为TC4ELI、TA2、TC4、TA10。试验结果可为油井管选材提供相应理论支持。     

模拟深海低温环境中铜合金的电偶腐蚀行为

采用开路电位监测、线性极化等电化学手段,探讨了舰船常用的管路材料B10以及硅黄铜在模拟深海环境中的电化学腐蚀行为,同时采用自制的多通道电偶腐蚀测量仪和腐蚀失重法讨论了不同温度下B10和硅黄铜之间的电偶腐蚀行为。结果表明,在静态海水中,腐蚀电偶序顺序为B10硅黄铜,B10作为偶合阴极受到保护,硅黄铜为偶合阳极被加速腐蚀,电偶腐蚀效应及电偶腐蚀敏感度随着温度的降低而降低,因为温度降低一方面减小了阴阳两极之间的驱动力,另一方面减弱了极化过程。     

人工模拟体液中pH值对离子注N人体医用合金腐蚀行为的影响

采用电化学测试技术研究了在人工模拟体液中pH值变化对离子注N人体用SUS316L不锈钢,Co-Cr合金,工业纯Ti和Ti-6Al-4V合金腐蚀行为的影响。结果表明,随着pH值的降低,试样的腐蚀电位负移,SUS316L不锈钢和Co-Cr合金的点蚀电位与缝隙腐蚀电位降低,使材料发生局部腐蚀的敏感性提高,工业纯Ti和Ti-6Al-4V合金的腐蚀电流密度增大,提高离子释放速度,加大对人体的潜在生理危害。     

微观组织特征对模拟海水中搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工细晶Ti-6Al-4V合金在模拟海水中微观组织特征与腐蚀磨损性能的关系。方法通过控制搅拌摩擦加工工艺(200 r/min-25 mm/min和200 r/min-50 mm/min)获得具有等轴细晶组织和片层状α相组织的Ti-6Al-4V合金。使用往复磨损试验机和电化学工作站,在模拟海水中对Ti-6Al-4V合金进行腐蚀磨损实验,获得摩擦系数-时间曲线、动电位极化曲线等一系列摩擦磨损和电化学曲线。使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕进行观察,计算磨损率,并分析磨损机制。通过计算腐蚀磨损分量研究材料损耗的主要影响因素。结果在腐蚀磨损中,因表面氧化膜被破坏,具有细晶结构的Ti-6Al-4V合金晶界面积大,腐蚀电位降低,但腐蚀电流密度小于原始试样。搅拌摩擦加工试样在腐蚀磨损实验中的摩擦系数更稳定,OCP条件下,具有细小等轴晶组织的搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金的摩擦系数最低,磨损率较原始试样低20%。片层组织特征Ti-6Al-4V合金因微观力学性能各向异性而影响对磨球的行进路线,犁沟较混乱。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损,搅拌摩擦加工后,样品在模拟海水中的磨损机制为磨粒磨损、分层磨损和腐蚀磨损。结论等轴细晶组织Ti-6Al-4V合金在模拟海水中表现出低的磨损率和低的摩擦系数,该组织特征具有最优的耐腐蚀磨损性能。     

SPS烧结Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为

利用放电等离子烧结技术制备了生物医用Ti-35Nb-7Zr-5Ta(Ti-Osteum)合金,采用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了该合金在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为及其腐蚀机理,并与纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了对比研究。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟人工体液中具有最小的腐蚀电流与钝化电流密度、最大的极化电阻以及接近的腐蚀电位,从而显示了良好的耐腐蚀性能,3种材料耐腐蚀性能高低依次为:Ti-OsteumTC4TA1;SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟人工体液中耐腐蚀性能优异的主要原因是具有高的致密度、单相β型组织以及表面容易形成稳定的复合氧化物钝化保护膜。     

新型医用Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr和Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr合金在林格溶液中的电化学腐蚀行为

采用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测量方法研究了新型医用钛合金Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr和Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr在林格溶液中的电化学腐蚀行为,计算了2种合金在林格溶液中的腐蚀电位(φcorr)、腐蚀电流(Icorr)及钝化电流(Ipass),并根据EIS曲线建立了等效电路进行参数分析,同时与Ti-6A1-4V(TC4)合金进行比较。结果表明:Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr、Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr和TC4合金的Icorr和Ipass依次增大,而φcorr依次减小。EIS结果分析显示,3种合金在林格溶液中均可形成致密内层和疏松外层的双层钝化膜,其中致密内层钝化膜对合金表面的保护起主要作用。3种合金的致密内层的阻挡作用按TC4、Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr和Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr的顺序递增。     

碳钢/Ti和碳钢/Ti/海军黄铜在海水中电偶腐蚀的研究

采用动电位极化技术及失重法研究Q235B碳钢/TA2钛和Q235B碳钢/TA2钛/海军黄铜在海水中的电偶腐蚀规律.测定了Q235B碳钢、TA2钛和海军黄铜在海水中的自然腐蚀电位、腐蚀速率和稳态极化曲线,测定了不同面积比时电偶对电偶电流的大小、方向,电偶电位以及电偶对阳极和阴极的失重速率,由电偶对不同面积比的数据得到Q235B碳钢被Ti电偶极化的动态极化曲线.结果表明,阳极的腐蚀速率随阴/阳极面积比的增大而增加;阳极腐蚀速率随阴/阳极面积比的增大有一个极限值,即当阴/阳极面积比大于这个极限值时,阳极腐蚀速率不再增加.这三种金属构成的电偶对,海军黄铜是这个系统的阴极,受到碳钢的保护.     

钛合金和铜合金管路电偶腐蚀数值仿真

针对典型船舶海水管路模型,采用以边界元法为基础的数值模拟仿真技术,对TA2钛合金和B10铜合金两种金属材料海水管路模型进行电偶腐蚀数值仿真。通过动电位极化曲线测试法分别测量B10铜镍合金、TA2钛合金在静态以及流态下的极化曲线,以其作为模拟边界条件,分别研究了材料间电偶腐蚀电位和电流密度的分布规律。同时研究了不同管径和海水流速工况下的管路电偶腐蚀规律。结果表明,在TA2和B10组成的电偶体系(面积比1∶1)中,B10作为阳极材料,且电连接处腐蚀最严重,约为自然腐蚀的4倍;电偶腐蚀速率与管径与介质流速都呈正相关关系。     

Ti811和TC4合金的热盐应力腐蚀行为研究

研究了Ti811(Ti-8Al-1Mo-1V)和TC4(Ti-6Al-4V)两种钛合金对热盐应力腐蚀(HSSC)的敏感性.结果表明:Ti811合金对HSSC非常敏感,在相同条件下其热盐应力腐蚀临界应力(σHSSC)明显低于TC4合金,且低于同温度的蠕变强度,而TC4合金的σHSSC高于同温度的蠕变强度;两种合金在HSSC暴露过程中,明显遭受到盐腐蚀,腐蚀产生的氢扩散到基体中,致使合金发生脆化,从而降低合金的室温塑性.     

海水流速对B10/B30电偶腐蚀行为影响规律研究

B10和B30铜镍合金分别为船舶海水管路和冷却器的主要材料,二者由于镍含量不同腐蚀电位不同,管路与冷却设备连接后,B10和B30存在电偶腐蚀风险,特别是在流动海水加速腐蚀介质和腐蚀产物扩散工况条件。为控制B10/B30电偶腐蚀以延长海水管路系统使用寿命,本文通过电化学法测试了B10和B30管状偶对在静态以及1、3和5 m/s流速海水中的电偶电位和电偶电流,分析电偶腐蚀速率随时间和流速的变化规律。研究结果表明：在静态海水中,B10与B30的电偶腐蚀倾向较小,试验初期B10作为阳极腐蚀略有增加,实验40 h后电偶电流趋近于零;流动海水中,B10阳极极化电流密度和B30阴极极化电流密度显著增加,B10始终作为阳极电偶腐蚀显著加剧,1 m/s流速下的电偶腐蚀速率是静态下的79倍,且随着海水流速的增大,B10/B30电偶电流密度增大,电偶腐蚀速率加快,混合电位理论分析表明B10/B30电偶腐蚀速率是由B10阳极反应动力学和B30阴极反应动力学共同控制。     

Cr、V对多组元Ti-Al合金组织的影响

通过向Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金分别添加Cr、V,研究合金化元素和热处理对合金组织的影响。结果表明,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金铸态组织由(α_2+γ)片层团、钼化物和B_2相构成;加入Cr或V后,形成Cr B相和Ti_(0.925)V_(0.075)相,片层组织得到细化;随着Cr或V的增多,B2相也增多,细化程度增强。热处理后Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金为双态组织,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1Cr合金为全片层组织,Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B-1V合金为近片层组织。Cr对α相转变温度的降低程度强于V。     

人工模拟体液中Ti,Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni形状记忆合金的缝隙腐蚀行为（英文）EI北大核心CSCD

采用电化学方法研究了工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA在Ringer’s人工模拟体液中缝隙腐蚀行为。Ringer’s人工体液中恒电位400 m V的试验结果表明,工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样均发生缝隙腐蚀,随着介质温度的升高,缝隙腐蚀倾向加剧。在Ringer’s人工模拟体液中Ti-6Al-4V合金的腐蚀电位较正,反应电阻增大,阳极极化性能优于工业纯钛和Ti-Ni SMA,提高了抗缝隙腐蚀性能。在Ringer’s人工模拟体液中推导出工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样的缝隙腐蚀动力学方程为:iT,CPTi=0.028 e-2×10-4 t,iT,Ti-6Al-4V=0.0149 e-3×10-4 t,和iT,Ti-Ni SMA=0.4712 e-7×10-4 t表明缝隙腐蚀过程受缝隙表面氯化物盐膜的溶解控制。     

人工模拟体液中Ti,Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni形状记忆合金的缝隙腐蚀行为（英文）

采用电化学方法研究了工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA在Ringer’s人工模拟体液中缝隙腐蚀行为。Ringer’s人工体液中恒电位400 m V的试验结果表明,工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样均发生缝隙腐蚀,随着介质温度的升高,缝隙腐蚀倾向加剧。在Ringer’s人工模拟体液中Ti-6Al-4V合金的腐蚀电位较正,反应电阻增大,阳极极化性能优于工业纯钛和Ti-Ni SMA,提高了抗缝隙腐蚀性能。在Ringer’s人工模拟体液中推导出工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样的缝隙腐蚀动力学方程为:iT,CPTi=0.028 e-2×10-4 t,iT,Ti-6Al-4V=0.0149 e-3×10-4 t,和iT,Ti-Ni SMA=0.4712 e-7×10-4 t表明缝隙腐蚀过程受缝隙表面氯化物盐膜的溶解控制。     

模拟海洋环境下7B04铝合金电偶腐蚀预测及验证

基于腐蚀电化学原理和有限元方法,建立7B04铝合金分别与CFRP、TA15钛合金、30CrMnSiA钢在模拟海洋环境下耦合时的电偶腐蚀模型,仿真得到电极表面的电偶电位和电偶电流密度分布等;实测电偶腐蚀电流并对模型的预测结果进行验证。结果表明:自腐蚀电位由高到低可依次排列为E_CFRP > E_TA15 > E_30CrMnSiA > E_7B04,耦合后7B04铝合金作为阳极而加速腐蚀;不同电偶体系的电偶电位相差不大,而电偶电流变化明显;阴/阳极面积比相同时,7B04铝合金与CFRP耦合时的电偶电流最大,即电偶效应最强,与TA15钛合金耦合时的电偶电流次之,与30CrMnSiA钢耦合时的电偶电流最弱;阴/阳极间的电偶电位和电偶电流随阴/阳极面积比的增加而线性增加;计算结果与预测结果相对误差基本在±5%以内,表明电解液中的双电极电偶腐蚀模型有较高的预测准确度。     

间浸工况下紧固件用45钢与B10管材电偶腐蚀行为研究

比较研究了紧固件用45钢与B10铜镍合金材料在海水间浸和全浸环境中的电偶腐蚀行为.结果表明,在全浸工况下偶合电位发生负移并逐渐稳定在-725 mV;偶合电流随着时间的延长逐渐减小,最终稳定在10μA以下.在间浸工况下偶合电位逐渐正移,大约经历3个周期后稳定在-650 mV;偶合电流随时间延长逐渐减小,经过3个周期的干湿交替后最终稳定在20μA左右.失重测量结果表明间浸工况下的电偶腐蚀速率和电偶腐蚀效应均大于全浸工况下的数值,这可能与电极表面状态的变化和"干"态下的去极化效应有关.     

B10铜镍合金与Tup紫铜的电偶腐蚀及电绝缘

通过电位监测、极化曲线测试考察了船舶海水冷却系统中B10铜镍合金与Tup紫铜间的电偶腐蚀倾向;通过两种材料不同面积比下的电偶腐蚀试验,考察了其电偶腐蚀特征和偶合效应;通过串联不同阻值电阻的模拟电绝缘试验,考察了阻值变化对电偶腐蚀的影响,测定了两种材料偶合的电绝缘判据。结果表明,两种材料间存在明显的电偶腐蚀倾向,B10/Tup面积比为5∶1时,随浸泡时间延长出现阴阳极反转现象;随串联电阻增大,电偶腐蚀效应先增大后减小,当串联电阻R≥20 kΩ时,可基本上消除两种材料间的电偶腐蚀。     

钛合金在汽车上的应用和展望

综述了近三十年来国外汽车用钛合金的研究开发现状汽车用钛合金包括Ti-5Al-2Cr-1Fe,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-4V,Ti-3Al-2.5V,Ti-6Al-4V/TiB,Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Mo-Si/TiB,Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo4Zr,Ti-6V-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si,Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si,Ti-3Al-2V-0.2S-0.47Ce-0.27La,Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si/10TiB,Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al/10TiB,Ti-6Al-2Fe-0.1Si等.估计到2001年,全世界汽车用钛合金将达到6000t.     

工业纯钛与铜镍合金的电偶腐蚀及电绝缘控制

采用电偶腐蚀试验方法研究了工业纯钛(TA2)与铜镍合金(B10)在不同面积比及不同海水流速条件下的电偶腐蚀倾向以及腐蚀程度,通过在两电偶对材料间串联不同阻值的绝缘电阻考察能有效防止电偶腐蚀发生的电绝缘判据。结果表明,TA2与B10在海水中具有较强的电偶腐蚀倾向,偶接后B10作为阳极腐蚀加重,且随着TA2/B10面积比的增大和海水流速的提高而加剧;试验条件下,两电偶对材料间绝缘电阻阻值高于56 kΩ时,可有效控制电偶腐蚀的发生。