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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)錫不銹鋼管廠家無(wú)錫漢能不銹鋼2020年10月15日訊  本文研究對(duì)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?jǐn)?shù)） NaCl溶液中進(jìn)行模擬海洋大氣環(huán)境的周期浸潤(rùn)腐蝕實(shí)驗(yàn)，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(duì)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(duì)金屬有較強(qiáng)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(duì)海洋環(huán)境下使用材料提出更高、更復(fù)雜的要求[2]。而在此環(huán)境下，單一材料往往不能滿足結(jié)構(gòu)件的綜合指標(biāo)，所以海洋環(huán)境中使用的連接件、結(jié)構(gòu)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(yīng)用在海洋環(huán)境中的合金。TC4鈦合金具有密度低、強(qiáng)度與比強(qiáng)度高、良好的塑性和韌性、良好抗腐蝕性和高溫強(qiáng)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(dāng)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(duì)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?jǐn)?shù)） NaCl溶液中進(jìn)行模擬海洋大氣環(huán)境的周期浸潤(rùn)腐蝕實(shí)驗(yàn)，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(duì)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(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與試樣制備

本實(shí)驗(yàn)所用材料為TC4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?jǐn)?shù)，%） 為：O 0.13，Al 5.5，V 4.2，H 0.001，C＜0.01，F(xiàn)e 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，F(xiàn)e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(zhǎng)度方向中軸線上的對(duì)稱位置，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(jī)吹干后，放入干燥器中保存待用。

將線切割后的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(yàn)：A組為單獨(dú)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(yīng)，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(yàn)前用游標(biāo)卡尺測(cè)量每個(gè)單片試樣的實(shí)際尺寸，并用精度為0.1 mg的天平稱量初始重量。