钛及钛合金的耐蚀性--课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,耐蚀材料,常 用 金 属 材 料 的 耐 蚀 性,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,第,11,章 钛及钛合金的耐蚀性,11.1,概述,1,ppt课件,第11章 钛及钛合金的耐蚀性 11.1 概述1ppt课件,钛曾经被称为稀有金属，但是实际上在地壳中储量很大。是地球上蕴藏量占第九位的元素，,占地壳重量的,0.61%,。随便从地下抓起一把泥土，其中都含有千分之几的钛，世界上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。但是在应用上钛还是一个新金属。,钛铁矿,钒钛磁铁矿,2,ppt课件,钛曾经被称为稀有金属，但是实际上在地壳中储量很大。是,金红石,板钛矿,锐钛矿,四方晶系,较不稳定，远比金红石少见,正交,(,斜方,),晶系，物理性质、产出条件和用途都与金红石相似，但不如金红石稳定和常见。,3,ppt课件,金红石 板钛矿 锐钛矿 四方晶系较不稳定，远比金红石少见正交,钛的氧化物,-,二氧化钛（钛白），具有无毒、良好的物理化学稳定性（,1000,煅烧后不熔于任何酸和碱）、折射指数高（,2.55,2.70,），以及很强的白度、着色力、遮盖力、耐温性、抗粉化等特征，被称为“颜料之王”。,防晒霜,物理防晒霜中的微小粒子一般是由二氧化钛、氧化锌等组成。,二氧化钛,(,俗称钛白粉,),是一种允许使用的食用色素,可以广泛用于食品，主要做为增白剂使用。,食用色素,4,ppt课件,钛的氧化物-二氧化钛（钛白），具有无毒、良好的,钛也被誉为“第三金属”，在有色金属的应用中，仅次于铁、铝和铜。,在航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、机械、电力、海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域，有着广泛的应用，并创造了巨大的经济效益和社会效益，在国民经济发展中有其重要的地位和作用。,5,ppt课件,钛也被誉为“第三金属”，在有色金属的应用中，仅次于铁,钛具有,“,亲生物”性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些,“,钛骨,”,上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。,钛的应用是从航空、航天等军事方面开始，逐渐向一般工业推广的。,6,ppt课件,钛具有“亲生物”性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无,4,、固态下有两种同素异构体：熔点为,882.5,为体心立方结构的,相；,882.5,以下为密排六方晶格,相。,11.1.1,钛的物理特性,2,、熔点：,1668,1,、密度：,4.5,3,、导电导热性差（导热率只有铜的,5%,，电阻率比铜高,34,倍）,5,、钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为,0.38-0.4K,。,7,ppt课件,4、固态下有两种同素异构体：熔点为882.5为体心立方结构,882.5,1668,相,液,相,8,ppt课件,882.51668相液相8ppt课件,1,、比强度高。（常用金属材料中最高，比镁合金还高）。用钛来制造潜艇,钛潜艇。由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达,4500,米的深海中航行。,11.1.2,钛的力学性能特点,2,、高纯钛强度低，塑性好。,（纯度最高的钛是用碘化物法制得的，其杂质含量很低，不大于,0.05%,。,抗拉强度一般低于,255MPa,，屈服强度低于,170MPa,，延伸率大于,50%,。,3,、工业纯钛含有少量的,Fe,C,Si,N,等杂质，因此强度大大提高，塑性显著降低。断面收缩率高达,70,80%,）,9,ppt课件,1、比强度高。（常用金属材料中最高，比镁合金还高）。用钛来制,11.1.3,钛的加工工艺性,1,、工业纯钛可以进行各种压力加工（锻、轧、挤压等）。,2,、可用通用设备切削，但切削加工性差。,3,、可以焊接成型。（最常用氩弧焊。）,钛的化学活性大，导热性差，表面有较高的粘接性。,10,ppt课件,11.1.3钛的加工工艺性1、工业纯钛可以进行各种压力加工（,11.2,纯钛的耐蚀性,钛以其优异的耐蚀性和可以接受的价格，已经成为化工和通用工程的重要耐蚀结构材料。,11.2.1,钛的电化学特性,钛的标准电极电位很低（,-1.63V,），因此，钛在热力学上是极不稳定的金属。,11,ppt课件,11.2 纯钛的耐蚀性 钛以其优异的耐蚀性和可以,11.2.2,钛的钝化和表面氧化膜,1,、钛的钝化,（,1,）钛是一个高钝化性的金属，它的钝化性超过,Al,Cr,Ni,和不锈钢。,（,2,）钛的致钝电位低，临界钝化电流小，因此容易钝化，而且有很强的钝态稳定性。,（,3,）钝化电位区宽。（高达,20V,），不易产生过钝化。,（,4,）钝态不受氯离子破环。（对比铝的钝化膜）,12,ppt课件,11.2.2钛的钝化和表面氧化膜1、钛的钝化（1）钛是一个高,电极电位,电流密度,13,ppt课件,电极电位电流密度13ppt课件,（,3,）氧化膜不是单一结构，随生成条件而异。,主要结构有：,TiO,TiO,2,Ti,2,O,3,等。,2,、钛的表面氧化膜,（,1,）在大气或者水中，钛表面会自动形成氧化膜。,（,2,）氧化膜与基体结合力强，保护性好。,14,ppt课件,（3）氧化膜不是单一结构，随生成条件而异。2、钛的表面氧化膜,1,、钛对氯和氯化物具有很高的耐蚀性。（各种金属中最耐蚀，包括在王水中）,11.2.3,钛在常用介质中的耐蚀性。,2,、钛在沸腾的水和过热蒸汽中是耐蚀的。,3,、钛在大气和土壤中极其耐蚀。（长期实验腐蚀速率小于,0.001mm/,年）,钛在海水中完全耐蚀，在氯化物或海水中还耐点蚀，这些都胜过了不锈钢和铜合金。,15,ppt课件,1、钛对氯和氯化物具有很高的耐蚀性。（各种金属中最耐蚀，包括,4,、钛在铬酸（沸腾）、硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混合酸中也耐腐蚀。,5,、钛对纯的非氧化性酸是不耐蚀的。（腐蚀速率随着温度、浓度增加而增加）,6,、钛对氢氟酸、高温的稀磷酸、室温的浓磷酸也不耐蚀。,7,、钛在稀碱液中是耐蚀的。（如,20%,的苛性钠）。,8,、钛在无水的氧化性介质中是危险的。,16,ppt课件,4、钛在铬酸（沸腾）、硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混合酸中也耐腐蚀,钛在发烟硝酸、干氯气、液溴、固体结晶碘以及纯氧气中会发生着火和爆炸。,11.2.4,钛的特殊腐蚀形式,1,、钛的着火和爆炸,17,ppt课件,钛在发烟硝酸、干氯气、液溴、固体结晶碘以及纯氧气中会,（,1,）钛在发烟硝酸中着火爆炸：浓硝酸是一种强氧化剂，钛应该是耐腐蚀的。但是在发烟硝酸中，会发生非常剧烈的腐蚀和氧化，引起着火反应。,原因：着火反应以钛表面极剧烈的腐蚀作用开始，这种反应常常开始于晶间，并在钛表面留下很细的金属钛粉末，此时，在氧化剂（如硝酸）的作用下，或同时有撞击、摩擦等外来机械因素的引发下，就可能引起着火。,（,2,）钛在干氯气中着火自燃。,（,3,）钛在纯氧气中自燃。,18,ppt课件,（1）钛在发烟硝酸中着火爆炸：浓硝酸是一种强氧化剂，钛应该是,（,3,）各种卤化物缝隙腐蚀电位顺序为：,Cl,-,Br,-,I,-,（钛在氯化物最容易发生缝隙腐蚀）,2,、钛的缝隙腐蚀规律和特征,（,1,）都有一个孕育期。孕育期的长短与溶液浓度、温度、,pH,值等有关。,（,2,）在,NaCl,溶液中，氯离子浓度和温度越高，,pH,值越低，缝隙腐蚀敏感性越高，发生腐蚀的孕育期越短。,19,ppt课件,（3）各种卤化物缝隙腐蚀电位顺序为：2、钛的缝隙腐蚀规律和特,（,4,）发生腐蚀时，缝隙中的溶液化学成分与本体不同。一般是缝隙中氧浓度低，氯离子和氢离子较高，,pH,值下降。,（,5,）钛在缝隙腐蚀往往是局部的，最终形成局部穿孔。,（,6,）发生过程中往往伴随析氢，有针状氢化物析出，并使腐蚀加快。,（,7,）窄缝隙比宽缝隙的腐蚀倾向大的多。,（,8,）酸性、中性溶液比碱性溶液发生缝隙腐蚀的几率大的多。,20,ppt课件,（4）发生腐蚀时，缝隙中的溶液化学成分与本体不同。一般是缝隙,3,、钛的吸氢和氢脆,（,1,）吸氢条件,钛是活性很大的金属，在高温（,300,）含氢气氛中，在还原性酸腐蚀等多种条件下钛会吸氢。,21,ppt课件,3、钛的吸氢和氢脆（1）吸氢条件 钛是活性很大的金属，,（,2,）吸氢的危害,钛材全面吸收大量氢而脆化，导致氢脆破坏。,如果氢的扩散很慢，氢化物会集中在钛的表面，会引起表面脆性氢化物的剥落、使腐蚀失重明显加大。,钛基体中的氢在应力作用下，会扩散到应力集中的部位形成氢化物，并且形成微裂纹，最终导致开裂。,22,ppt课件,（2）吸氢的危害钛材全面吸收大量氢而脆化，导致氢脆破坏。,11.3,耐蚀钛合金,40,年代末，人们就开始致力于耐蚀钛合金的研制，主要是提高工业纯钛在还原性酸中的耐蚀性，尤其是解决缝隙腐蚀敏感性。,我国在,70,年代以来开发了,Ti-Mo,Ti-Ni,Ti-Pd,等耐蚀合金。,23,ppt课件,11.3 耐蚀钛合金 40年代末，人们就开始致力,11.3.1 Ti-Pd,合金,1,、少量的钯能促进阳极钝化，提高了在盐酸、硫酸等非氧化性酸中的耐蚀性。,2,、此合金在高温高浓度氯化物溶液中非常耐腐蚀，不会产生缝隙腐蚀。,3,、不容易因腐蚀而产生氢脆。,4,、对强还原性酸中不耐蚀。,24,ppt课件,11.3.1 Ti-Pd 合金1、少量的钯能促进阳极钝,其主要特点是耐强还原性酸的腐蚀。（是还原性酸中最耐蚀的合金）,11.3.2 Ti-Mo,合金,25,ppt课件,其主要特点是耐强还原性酸的腐蚀。（是还原性酸中最耐蚀,耐蚀性优于工业纯钛，接近于,Ti-Pd,合金。,11.3.3 Ti-Ni-Mo,合金,特点：可焊接性好，塑性高，成本低。（节约大量贵金属,Pd,）,26,ppt课件,耐蚀性优于工业纯钛，接近于Ti-Pd合金。11.3.3,