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钛合金、镍合金、铝合金以及铜镍合金材料在海洋应用

合金材料主要包括钛合金、镍合金、铝合金以及铜镍合金。钛材料是现在使用的工业用金属材料中耐腐蚀性能最好的材料之一。深海调查船使用最多的是耐海水腐蚀特性相当好的钛材料T i-6A l-4V合金。美国的阿鲁宾号、法国的诺契鲁号等乘务员用的耐压仓就是由Ti-6Al-4V合金制成的。此外,美国的纽库利夫号乘务员用的耐压仓使用的是T i-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo合金,这是美国开发的用于制造海洋用重载高强度构件的材料,其抗拉强度,耐海水腐蚀特性等与Ti-6Al-4V合金大致相同。


镍合金是海水或海洋环境用紧固件可选用的一种材料,这类合金的强度比铜镍合金、不锈钢和镍基合金高得多,含大约9%~16%镍的镍基合金具有非常好的耐海水腐蚀性能。为了获得好的力学性能,这种合金能够进行冷加工,用于允许出现腐蚀的场合。

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沉淀硬化镍基合金是通过添加铝、钛、铌和钴进行强化的。沉淀硬化镍基合金是高强度紧固件最适用的一类合金,采用这类镍基合金,屈服强度可达825~952MPa,还有一种名叫MP35N的合金其性能类似于钛合金。当不锈钢和镍基合金制造的紧固件被置于海水下(部分或全部)时,耐缝隙腐蚀是最重要的特性。缝隙腐蚀随合金成分、冶金状态和缝隙的严重程度而不同。


海洋的特殊环境对深海材料提出了一些特殊的要求,比如深海材料要具有耐蚀性、水密性、轻质性和防止生物附着性等,而铝合金的密度小、轻度高、导电导热性好、耐腐蚀易加工的特性使其很好的符合了这种要求,因而在海洋环境中得到了很好的应用。铝合金在大气腐蚀下会形成高附着性水合氧化铝薄膜,这些不溶于水的牢固的连续钝化膜可以阻挡腐蚀介质。

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但是铝合金在海洋环境中的腐蚀除了与自身的因素有关外,还要受到海水环境因素的影响,比如海水中的二氧化碳-碳酸盐体系等。由于铝合金材料的优异性能,以及特殊的海洋腐蚀环境,各国都广泛开展了将铝合金材料应用于深海的研究,尤其是提高其抗腐蚀性能的研究,使这种材料将在更广泛的领域内得到应用。 


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