與結(jié)構(gòu)鋼和鋁合金相比，鈦合金具有比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度比值）高、無磁性、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域內(nèi)被廣泛使用。在用作緊固件時(shí)，由于鈦合金具有良好的彈性，所以對于鈦合金緊固件，施加預(yù)載荷或定載荷后，使螺栓發(fā)生彈性形變，可以有效防止螺栓松動。

但是，在一定的環(huán)境介質(zhì)條件下，鈦合金作為緊固件，可能發(fā)生局部腐蝕-接觸腐蝕，即鈦合金與其他材料的組合使用過程中，可導(dǎo)致其他低電位的材料加速腐蝕。

盡管對鈦合金接觸腐蝕進(jìn)行了許多研究工作，但在實(shí)際航空工業(yè)應(yīng)用中，隨著新型鈦合金和新材料的研究開發(fā)，新的接觸腐蝕體系不斷出現(xiàn)，有必要進(jìn)一步探討并解決這類問題。鈦合金常溫條件下具有良好的耐縫隙腐蝕性能，本工作研究了不同成分體系鈦合金在高溫苛刻條件下的縫隙腐蝕敏感性，更深入地認(rèn)識不同鈦合金體系的縫隙腐蝕敏感性，為航空航天工業(yè)中鈦合金與其他材料合理組合使用提供科學(xué)依據(jù)。

1、試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)材料與試樣

試驗(yàn)材料有工業(yè)純鈦（TA2）、Ti-5Al-2.5Sn（TA7），Ti-0.2Pd（TA9），51Ti49Ni（TiNi），Ti-0.3Mｏ-0.8Ni（TA10），Ti-６Al-4Ｖ（TC4）和Ti-6TA（Ti35）。

試樣尺寸為40MM×25MM×（23）MM的薄片，中心孔直徑φ7MM。試樣表面經(jīng)水砂紙打磨至800＃，并用丙酮超聲除油。試樣的安裝完全模擬緊固件固定的方式，縫隙由試樣兩側(cè)的聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）墊片來組裝形成。為減少外界因素對縫隙腐蝕試驗(yàn)結(jié)果的影響，固定墊片的緊固件也采用聚四氟乙烯材料制成的螺栓與螺母，并采用統(tǒng)一的緊固力矩。同時(shí)，為保證試驗(yàn)準(zhǔn)確度，每種材料設(shè)置2組平行試樣。

圖1為試樣安裝示意圖，聚四氟乙烯緊固件為M６螺紋，詳細(xì)參見國標(biāo)GB/T 13６71-1992［1］和GB/T 10127-2002［2］。螺栓及其組合的的緊固都采用了統(tǒng)一的力矩，以保證組合之間形成的縫隙的形狀和尺寸一致。

1.2試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置由1000MＬ容量三角燒瓶、1000MＬ電子調(diào)溫電熱套加熱器、蛇形冷凝管及乳膠軟管等組成。將組裝好的試樣放置在三角燒瓶內(nèi)，利用電熱套加熱調(diào)溫，如圖2所示。為防止NaCl濃度變化，在燒瓶口接冷凝管，冷凝管內(nèi)通流動冷水，來冷凝回流鹽溶液水蒸氣。

1.3試驗(yàn)條件與過程

根據(jù)GB/T 10124-2002［3］，以及相關(guān)資料［4］，確定鈦合金縫隙腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)條件如下：

（1）試驗(yàn)溶液采用分析純NaCl與蒸餾水配制的5Mｏｌ.Ｌ-1NaCl，溶液PH范圍為2.83.2，采用0.1Mｏｌ.Ｌ-1的ＨＣｌ調(diào)節(jié)。試驗(yàn)溶液120ｈ更新一次。

（2）試驗(yàn)加熱溶液保持微沸狀態(tài)，溶液溫度110℃。

（3）試驗(yàn)周期縫隙腐蝕試驗(yàn)持續(xù)周期為６0ｄ。

（4）試驗(yàn)過程將準(zhǔn)備好的試樣進(jìn)行干燥和稱量；并將試驗(yàn)輔助材料，聚四氟乙烯螺栓、螺母、墊片，進(jìn)行打磨除油、干燥等處理；再按照圖1形式進(jìn)行組合裝配成縫隙腐蝕試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，按照統(tǒng)一力矩緊固螺母。每件試樣可以觀察正反兩面的縫隙腐蝕情況；然后將其投入到裝有5Mｏｌ.Ｌ-1NaCl溶液的燒瓶內(nèi)，加熱至溶液沸騰，開始試驗(yàn)計(jì)時(shí)；６0ｄ后，自然冷卻取出試樣，經(jīng)過清理后觀察試樣形貌，并進(jìn)行稱量等測量和分析。

2、結(jié)果與討論

不同體系鈦合金在上述試驗(yàn)條件下經(jīng)過６0ｄ縫隙腐蝕試驗(yàn)后，部分試樣發(fā)生了縫隙腐蝕。發(fā)生明顯縫隙腐蝕的試樣有TiNi，TA7，TC4，TA2和Ti35，其中TiNi和TA7材料，每種材料平行2件試樣的4個(gè)縫隙面上都發(fā)生了縫隙腐蝕，概率為100％；TC4材料，平行2件試樣四個(gè)縫隙面內(nèi)有兩個(gè)面發(fā)生縫隙腐蝕，概率為50％；而TA2與Ti35，只有一個(gè)縫隙面上發(fā)生了縫隙腐蝕，概率為25％。這些鈦合金材料縫隙腐蝕形貌見圖3。

反發(fā)生較輕微腐蝕的試樣是TA9和TA10，只在聚四氟乙烯墊片處失去金屬光澤，如圖4所示。

可見，鈦合金在試驗(yàn)條件下具有發(fā)生縫隙腐蝕的可能性，發(fā)生縫隙腐蝕的程度與鈦合金材料密切相關(guān)。上述不同鈦合金縫隙腐蝕的結(jié)果與鈦合金在沸騰硝酸全浸腐蝕的結(jié)果較為一致［5］（見表2），該文獻(xiàn)對上述鈦合金在沸騰硝酸中的耐蝕性順序由強(qiáng)到弱依次為TA2，TA9，TA10，TiNi和Ti355種合金進(jìn)行了硝酸全浸腐蝕。結(jié)果顯示，其中Ti35最耐腐蝕，腐蝕速率為0.07MM.ａ-1；而TiNi最不耐腐蝕，腐蝕速率為28MM.ａ-1；TA2，TA9和TA10腐蝕速率較為接近，在0.30～0.43MM.ａ-1范圍內(nèi)。

TA2，TA9和TA10的表面層完全為TiＯ2，Ti35合金表面的氧化層組成主要是Ti的各種價(jià)態(tài)的氧化物。Ti35是α系Ti-TA二元合金，TA的質(zhì)

量分?jǐn)?shù)不超過６％，在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下容易形成更加致密的保護(hù)膜，因此具有良好的耐蝕性。而TiNi合金，主要元素為鈦與鎳，其中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)50％，因此鈦的含量和純凈度都大大下降，也是耐蝕性較差原因所在［６-8］。

而且，同時(shí)可以說明鈦合金縫隙腐蝕對于聚四氟乙烯墊片材料較為敏感。

綜上所述，鈦合金發(fā)生縫隙腐蝕的條件較為苛刻，只有在高溫、酸性狹小縫隙等條件下發(fā)生，因而一般條件下是沒有縫隙腐蝕或縫隙腐蝕微乎其微。

3、結(jié)論

（1）一般條件下，不同鈦合金材料縫隙腐蝕敏感性很??；但在高溫、酸性狹小縫隙等苛刻環(huán)境中（5Mｏｌ.Ｌ-1NaCl，ｐＨ2.8～3.2，沸騰狀態(tài)），不同鈦合金材料對聚四氟乙烯材料有一定的縫隙腐蝕敏感性；

（2）進(jìn)行的7種不同鈦合金材料體系縫隙腐蝕測試中，對聚四氟乙烯縫隙腐蝕敏感性依次為Ti-Ni，TA7，TC4，TA2，Ti35，TA9和TA10。

參考文獻(xiàn)：

［1］GB/T 13６71-92不銹鋼縫隙腐蝕電化學(xué)試驗(yàn)方法［Ｓ］.

［2］GB/T 10127-2002不銹鋼三氯化鐵縫隙腐蝕試驗(yàn)方法［Ｓ］.

［3］GB/T 10124-88金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方法［Ｓ］.

［4］趙永新，姚祿安，甘復(fù)興.鈦縫隙腐蝕行為的研究［Ｊ］.中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，1990，10（3）：252-258.

［5］趙繼紅.強(qiáng)酸環(huán)境下鈦合金耐蝕性研究［Ｄ］.西安：西北工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文，2003.

［６］宋少杰，熊金平，唐聿明，等.鎳鈦合金磷酸鹽緩蝕溶液中的亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕行為［Ｊ］.腐蝕與防護(hù)，2010，31（11）：851-855.

［7］周國寶，ＫａｎＫｉｎＡＮ，廖強(qiáng)強(qiáng).鈦鉬合金電極在酸性介質(zhì)中的電化學(xué)研究［Ｊ］.腐蝕與防護(hù)，2005（2６）：323-325.

［8］劉鳳嶺，李金桂，馮自修.鈦合金表面技術(shù)的進(jìn)展［Ｊ］.腐蝕與防護(hù)，2001，22（2）：54-57.

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