По мере того как глубоководные-разведочные работы в море и нефть и газПродолжая разработку в более глубоких водах, титан и титановые сплавы, поскольку основные материалы критического-морского оборудования, также подвергаются суровым испытаниям в экстремальных условиях. Однако нет систематического понимания, от атомного до макроскопического масштаба, того, как статическое давление воды в глубоком море влияет на характеристики поверхностной пассивной пленки титана.
Недавно Институт технологии материалов и инженерии Нинбо Китайской академии наук совершил важный прорыв в решении этой проблемы. С помощью расчетов и испытаний исследовательская группа впервые систематически выявила рост, эволюцию и разрушение пассивной пленки титана под статическим давлением воды.
Исследование обнаружило двойное регулирующее воздействие статического давления воды на пассивирующую пленку титана: на начальном этапе пассивации среда с высоким-давлением способствует внутренней диффузии кислородных элементов, ускоряя рост слоя пленки и повышая первоначальную защитную способность; однако при длительной-работе под высоким-давлением или когда слой пленки повреждается и требует ремонта, давление вызывает локальную кристаллизацию аморфной пассивационной пленки, образуя метастабильную кристаллическую фазу TiO. Образующиеся границы кристаллов становятся каналами проникновения ионов, ослабляя способность слоя пленки к самовосстановлению и приводя к снижению коррозионной стойкости.
Это исследование прояснило основной механизм «аморфной-кристаллической» структурной трансформации и ухудшения характеристик пассивационной пленки, а также выявило, что содержание кислорода и структура кристаллической фазы являются ключевыми факторами, регулирующими коррозионную стойкость глубоководных-титановых материалов. Это достижение обеспечивает теоретическую поддержку для оптимизации состава и проектирования защиты поверхности глубоководных титановых сплавов, помогает более точно оценить срок службы материалов глубоководного-оборудования и способствует технологической модернизации ключевых глубоководных-материалов.