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钛合金材料电化学诱导自愈有那种用途

钛合金材料电化学诱导自愈被认为是一种可以在金属中应用的好方法。例如,通常保护钛材料表面不受腐蚀的氧化膜的损坏可以通过在空气中再氧化来修复。最近钛合金材料氧和水对多晶钛表面的氧化,发现在150 K的温度下,O2可以将Ti氧化为Ti5、Ti3和Ti2,而在该温度下将Ti暴露于水中只能产生Ti2物种。在300k以上的温度下,O2和H2O都能使Ti2进一步氧化到更高的氧化态。钛合金材料观察到升高的温度促进了氧气的扩散到样品的大部分,这增加了整体的氧化。

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这是因为钛合金材料表面氧化层的厚度既取决于O2暴露的时间,也取决于样品的温度。在给定的温度下,随着暴露量的增加,Ti被O2和H2O氧化的程度略有增加。此外,钛合金材料当氧化反应产物填满裂纹帽时,钛组件表面的裂纹也可以愈合。因此,由于操作相关应力而形成的裂纹可以自主自愈合或通过钛基材料中发生的再氧化反应进行修复。尽管自愈涂层被认为是一种有效防腐蚀的替代方法,但在金属和合金的防腐蚀涂层领域也进行了大量的研究和开发工作。

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然而,钛合金材料为了提高基础设施的设备服务预测能力,在基础设施中使用钛基材料是有益的,因为即使在涂层失效后,它也可以作为安全保证的第二行。在这种情况下,钛合金材料自主愈合材料无需外界干预就能对环境刺激做出反应,并在先进工程系统中具有巨大潜力[61]。然而,这种自愈方法的局限性是氧化程度取决于样品的温度。最近的一项研究表明,550 - 600k是Ti基合金的最大氧化值。当氧化钛加热到850 K以上时,氧化钛层完全还原为Tio,这是有效的。


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