Коррозионное поведение чистого Ti при непрерывном распылении раствора NaCl при температуре 600 °C

npj Деградация материалов, том 6, номер статьи: 53 (2022 г.) Цитировать эту статью

675 Доступов

Подробности о метриках

С помощью кривых прироста массы, детального исследования микроструктуры и диаграммы фазовой стабильности изучено коррозионное поведение чистого Ti при непрерывном распылении раствора NaCl при температуре 600 °C по сравнению с поведением под твердой пленкой осадка NaCl в среде H2O + O2. Результаты показывают, что оксидная окалина состоит из трех повторяющихся многослойных подшкал, состоящих из Na2TiO3 и TiO2. Непрерывный NaCl увеличивает испарение TiCl4 по направлению к границе раздела оксид/атмосфера, а также приводит к появлению пор и трещин. Поры и трещины позволяют окислительной атмосфере проникать и быстро распространяться, что приводит к образованию повторяющейся многослойной оксидной накипи. Относительно плотное повторение TiO2 задерживает активный процесс окисления, что снижает скорость коррозии чистого Ti при распылении NaCl.

По сравнению с внутренними районами морская среда более агрессивна, что обусловлено, главным образом, морским воздухом, содержащим большое количество солей и водяного пара. Коррозионное поведение лопаток компрессоров, работающих в морской среде, было ускорено синергическим действием твердых отложений NaCl и водяного пара при 300–600 °C1,2,3,4. Многие авторы посвятили себя изучению коррозионного поведения 1Cr11Ni2W2MoV5, чистых сплавов Cr6, Fe-Cr7 и сплавов на основе Ni8,9, используемых в материалах лопаток компрессоров под твердой пленкой отложений NaCl при 500–700 °C, независимо от наличия водяного пара. присутствует или нет. Результаты показывают, что эти материалы подвергаются активному окислению. Оксидная окалина была очень растрескавшейся и пористой. Активное окисление представляет собой циклический процесс, предполагается, что хлор образуется на поверхности образца, а затем проникает в оксидную окалину с образованием летучих хлоридов переходных металлов на границе раздела окалина/металл. Из-за высокого давления паров хлоридов металлов они затем диффундируют наружу через окалину и разлагаются на пористый оксид металла и хлор ближе к поверхности окалины. Предполагается, что выделившийся хлор частично диффундирует обратно к границе раздела окалина/металл и продолжает процесс окисления без саморасхода, действуя как катализатор коррозии, ускоряя коррозию1. Кроме того, в процессе коррозии могут возникать электрохимические реакции10,11,12,13,14.

Сплавы на основе титана широко используются в компонентах компрессоров материалов для газовых турбин авиационных двигателей из-за их превосходных физических и механических свойств при повышенных температурах15,16,17. Окисление сплавов Ti под твердой осажденной пленкой NaCl при температуре 500–600 °C также было исследовано. Фан и др.18,19 исследовали коррозионное поведение сплава Ti60 под предварительно нанесенной твердой осажденной пленкой NaCl (4 мг см-2) в H2O. и O2 (30,8 об.% H2O, O2: 140 мл/мин) при 600 °C, оксидная окалина была слоистой, внешний слой состоял из Na4Ti5O12 и TiO2, а внутренний слой с пластинчатой ​​структурой включал оксиды легирующих элементов (Al2O3 , SnO2, ZrO2 и оксид титана низкой валентности). Ciszak и др.20,21,22 изучали коррозионное поведение сплавов Ti под твердым слоем NaCl с предварительно нанесенным покрытием (3-4 мг/см2) в сухом и влажном воздухе (12 об.% H2O, воздушный пар: 8 мл/мин). ) при 560 °C, деградация этих сплавов Ti в этой среде происходит в основном за счет механизма «активного окисления»23,24,25,26.

Фактически, среда твердых отложений NaCl представляет собой разновидность лабораторного метода ускорения с толстым слоем отложений NaCl, низким содержанием кислорода и паром с низким содержанием H2O. Условия эксперимента, более близкие к реальным условиям эксплуатации, представляют собой условия моделирования непрерывного распыления раствора NaCl с неравномерным отложением NaCl, высоким содержанием кислорода и насыщенным паром H2O. Коррозионное поведение Fe-20Cr при распылении раствора NaCl при температуре 600 °C было исследовано в работе. 1. Распыление раствора NaCl разрушило защитную окалину Cr2O3, образовав внутренний слой Na2CrO4 и FeCr2O4 и дефектный внешний слой столбчатых кристаллов Fe2O3. Однако коррозионные реакции чистого Ti в среде непрерывного распыления раствора NaCl в настоящее время не ясны.