民机腐蚀的检查方法9-2

飞机的腐蚀与控制航空学院孙长江教授第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择飞机的腐蚀与控制第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.1与腐蚀相关的选择原则9.2碳钢与低合金结构钢9.3不锈钢9.4铝及铝合金9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择铝是化学性质非常活泼的金属，在自然条件下表面会生成一层氧化铝薄膜，具有较好的耐蚀性。铝的电位较小，在腐蚀介质中与其他金属材料形成腐蚀电池时，铝总是先遭受腐蚀。不同种类的铝合金在不同的腐蚀环境中会出现不同的腐蚀形态。为了满足飞机工作条件的需要，对铝制零件都应采用相应的防护措施。9.4铝及铝合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择铝的密度小，比强度大，耐蚀性好，在航空工业上获得了广泛的应用。在纯铝中加入锰、镁、铜、锌、硅等合金元素，可制得各种性能的铝合金，大大提高其力学性能和抗蚀性能。铝合金的分类9.4铝及铝合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择（1）按生产方法分类：铸造铝合金和变形铝合金；（2）按性能和用途分类：钝铝、防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝、铸铝和特殊铝等；（3）按热处理特点分类：可热处理强化和不可热处理强化。常用铝合金的腐蚀特性9.4铝及铝合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择防锈铝有铝—锰、铝—镁系两种合金，共同具有耐蚀性较好的特点。但有产生晶间腐蚀的倾向，随合金元素含量增加，其耐蚀性下降。硬铝是飞机制造业中应用最多的材料之一。硬铝为铝—铜—镁系合金，其中的钢、镁含量越高，时效强化效果也越明显，耐蚀性下降。有些硬铝合金易产生晶间腐蚀、剥蚀和应力腐蚀，对于板材应选用两面包铝的板，各种零件都要经过表面防护处理。常用铝合金的腐蚀特性9.4铝及铝合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择超硬铝是铝—锌—镁—铜系合金，由于合金元素增多，强化效果加大，但耐蚀性较差，尤其是应力腐蚀敏感性大，在设计与制造中应力求减少零件的沟槽、尖角、截面突变和表面划伤，以避免发生应力腐蚀断裂破坏的危险。铸造铝合金的强度一般均低于变形铝合金。如铝—硅系铸造合金，耐蚀性较好；铝—镁系铸造合金，有较高的强度和塑性，耐蚀性也好。但对于强度最高的铸造铝合金，其铸造性和耐蚀性较差，零件必须进行防护处理。9.4.1铝及铝合金的耐蚀性9.4铝及铝合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择1.铝在干燥的大气中具有很好的耐蚀性。是因为铝在大气中表面生成了一层虽薄但很致密的氧化膜。氧化膜的厚度与在大气中暴露时间的长短及大气中相对温度高低有关。9.4.1铝及铝合金的耐蚀性第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择为了提高铝的抗蚀性，在设计上可要求工艺部门采用化学氧化或阳极氧化的办法增加氧化膜的厚度。铝在大气中自然形成的氧化膜厚度一般为5-200nm;化学氧化膜厚度一般为1-3µm；阳极氧化膜厚度可增至100µm。2.铝在工业污染的大气中、在海洋性大气中，其耐蚀性能明显降低。9.4.1铝及铝合金的耐蚀性第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择3.铝在不同介质中的腐蚀行为（1）铝在碱中的腐蚀铝在碱中不耐蚀。碱能与铝的氧化膜反应生成偏铝酸钠和水。氧化膜破坏之后将继续与基体金属铝反应生成偏铝酸钠并放出氢气。9.4.1铝及铝合金的耐蚀性第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择3.铝在不同介质中的腐蚀行为（1）铝在碱中的腐蚀铝在碱性介质中的腐蚀速度与碱液的浓度和温度有关。碱液的浓度增大，温度越高，腐蚀速度加快。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择（2）铝在酸中的腐蚀铝在不同酸液、不同浓度下有不同的腐蚀行为。铝在稀酸中呈点蚀，在氧化性的浓酸中生成一层钝化膜，具有较好的抗蚀性。铝在磷酸溶液中，随着磷酸浓度的增加腐蚀速度也随之增加(近以于呈线性关系)；当浓度大于70%之后，腐蚀速度呈指数递增。铝在硫酸溶液中，浓度小于30%时，腐蚀速度很小；浓度大于30%后，腐蚀速度骤增；浓度大于80%后，铝开始钝化，腐蚀速度从峰值开始迅速递减。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择（2）铝在酸中的腐蚀第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择（2）铝在酸中的腐蚀铝在醋酸（乙酸）溶液中的腐蚀行为有些特殊。浓度很稀时腐蚀速度最快，而后大约在10-20%附近腐蚀速度进入低谷，40%左右出现

峰值(仍然小于极稀浓度时的腐蚀速度)，而后缓慢下降。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择（2）铝在酸中的腐蚀铝在硝酸溶液中的腐蚀行为与在硫酸溶液中相似。当浓度大于30%时，腐蚀速度由原先的线性递增转而减小；浓度大于80%后，铝进入

钝化状态，具有很好的抗

蚀性，可与镍铬不锈钢相

媲美。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择（2）铝在酸中的腐蚀纯铝在盐酸中有很大的腐蚀速度，且随着浓度的增大而加快。盐酸的配制：1N=1mol/l第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择（3）铝在中性盐溶液中的腐蚀铝在中性盐溶液中的腐蚀行为与溶液中阴阳离子的性质有关。卤素离子，如F-、C1-等离子半径很小，穿透能力强，很容易透过氧化膜产生点蚀。铝在海水中易遭腐蚀，就是因为海水中含有大量C1-离子的原故。Cr2O72-、CrO42-等离子因具有氧化性，可使铝钝化并可抑制C1-离子的腐蚀。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择1.点蚀点蚀是铝及铝合金常见的腐蚀类型。在大气中，在自来水中易发生点蚀，在弱酸性溶液和盐溶液中也易发生点蚀。在水中的点蚀比在大气中严重，在工业大气中和海洋大气中比在乡村大气中严重。Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝淬火时，如冷却速度缓慢，不仅抗拉强度低，而且易发生点蚀。2000、6000、7000系铝合金在大气、淡水、海水及其它中性和近中性的介质中均可发生点蚀。9.4.2铝合金的腐蚀类型第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择2.晶间腐蚀铝合金晶间腐蚀的形貌特征为网络状。晶间腐蚀一般清况下肉眼不易发现，但它严重破坏了晶粒和晶界之间的结合力，降低了力学性能，是一种危险性较大的腐蚀破坏形式。9.4.2铝合金的腐蚀类型第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(1)晶间腐蚀机理铝合金晶间腐蚀的成因，是析出相引起晶界与相邻晶粒之间产生了电位差，析出相可能是阳极，也可能是阴极。如A1-Cu-Mg合金，经时效处理后出现析出相(CuMgAI2)、(CuAl2)，紧靠析出相的周围是含铜较低的铝，电位最负，晶粒内部含铜较高，与析出相一样电位较正，构成阴极区。若阴极呈连续链形分布，则阳极就构成了腐蚀通道，使晶间腐蚀很敏感。9.4.2铝合金的腐蚀类型第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(2)热处理对晶间腐蚀的影响①淬火温度淬火温度是指淬火加热时的温度。温度高，固溶合金元素多，有利于提高铝合金的强度，但要防止材料过烧(淬火温度过高)，过烧会造成内部组织的更大差异，增加晶间腐蚀的敏感性。硬铝LY12(相当美国牌号2024)在507℃淬火出现轻微的过烧组织，若在513℃淬火则出现严重的过浇，晶间腐蚀倾向明显提高。9.4.2铝合金的腐蚀类型第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(2)热处理对晶间腐蚀的影响②淬火转移时间淬火转移时间是指材料从淬火加热中取出再转移到淬火剂中的间隔时间。铝合金淬火转移时间要求很严格，转移时间太长，实际淬火温度低了，造成固溶体分解析出，这不仅降低了时效强度(硬铝的淬火温度每下降一度其强度下降1.47-1.96MPa)，同时也使固溶体在晶界上发生局部脱溶，提高了晶间腐蚀的敏感性。9.4.2铝合金的腐蚀类型第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(2)热处理对晶间腐蚀的影响③材料的断面尺寸实践证明，即使转移时间小于5秒，但如果材料断面较大(如直径大于30mm的棒材)，仍不可避免有晶间腐蚀的倾向，并且晶间腐蚀的倾向更为明显。9.4.2铝合金的腐蚀类型第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(2)热处理对晶间腐蚀的影响④淬火剂及其温度铝合金的淬火剂主要是水，有些铝材为防止淬裂或变形也有使用油或热水淬火的。如果冷却速度不足以保证生成单相过饱和固溶体，并在晶界处优先析出强化相，其结果必将导致晶间腐蚀，降低材料的抗蚀性。一般认为，淬火水温低于35℃时，可以避免晶间腐蚀的发生，而高于40℃时，晶间腐蚀难于避免。9.4.2铝合金的腐蚀类型立式铝合金淬火炉第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择3.应力腐蚀应力腐蚀开裂是一种潜在的、最危险的腐蚀形式。除纯铝、铝—锰、铝—镁(<3%Mg)和铝—镁—硅合金外，其余铝合金都有不同程度的应力腐蚀敏感性，尤以中强铝和高强铝最为严重。9.4.2铝合金的腐蚀类型(1)应力腐蚀机理铝合金应力腐蚀开裂的机理：比较有代表性的假说是阳极溶解理论和氢脆理论。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择阳极溶解理论：铝合金材料中存在有电化学腐蚀的阳极通道，为此产生选择性的腐蚀并产生腐蚀裂纹，拉应力(来源于残余应力或承载应力)使裂纹尖端应力集中，进而失稳扩展，最终导致材料开裂。一般来说，材料中的阳级通道是晶间析出物或晶界边缘区和晶内部组织不均一性引起的，铝合金的应力腐蚀开裂也是沿着晶界发生的。9.4.2铝合金的腐蚀类型第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择氢脆理论：主要是指出了应力产生的原因。作为电化学腐蚀的阴极过程析出氢气，氢原子沿着晶间析出相质点向金属内部渗透，析出相质点越连续，固溶的氢越多，产生的应力越大，

材料脆性越大，应力腐蚀

开裂的敏感性越高。9.4.2铝合金的腐蚀类型氢脆断裂特征第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(2)影响应力腐蚀的主要因素①腐蚀性介质氯离子的存在，是导致铝合金应力腐蚀的主要因素之一。氯离子浓度越高，应力腐蚀倾向越大。9.4.2铝合金的腐蚀类型②合金元素纯铝、铝—锰、铝—镁(<3%Mg)、铝—锰—硅，一般不发生应力腐蚀。当合金元素含量较高，成分较复杂时，应力腐蚀的敏感性增加。如铝—镁合金，当镁含量>5%时，应力腐蚀敏感性明显增加，其原因是Mg2AI3相在晶界上沉淀的结果。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型②合金元素铝—锌—镁和铝—锌—镁—铜合金，当锌和镁的含量提高到6-7%时，应力腐蚀开裂敏感性明显增加。添加一些过渡元素，如锰、铬、钛、锆、钒等又能减轻应力腐蚀开裂的敏感性，其中以铬和锆的效果最佳。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型③热处理工艺热处理是影响合金应力腐蚀性能的重要因素。合金的相组成、析出质点的大小、分布、密度以及内应力大小都与其有关。在固溶状态下，铝合金有较高的抗应力腐蚀性能，但在时效过程中，强度增大，应力腐蚀的敏感性也增大。强度达到峰值时，抗应力腐蚀能力较差。在时效阶段过后，强度下滑，抗蚀性能又开始回升。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型③热处理工艺第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型③热处理工艺为了解决上述问题，目前工业上广泛采用双级时效制度，以牺牲10-15%的强度来提高抗应力腐蚀性能。双级时效制度的工艺特点是:先在较低温度下进行短时间的一级人工时效，使其形核；而后在较高温度下以较长时间进行二级人工时效，使核长大，形成间距较大的亚稳定相，来提高铝合金的抗应力腐蚀性能。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型④承受应力的方向铝合金产生应力腐蚀开裂与承受应力的方向有很大关系。铝合金在短横向方向上应力腐蚀最敏感。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型(3)应力腐蚀控制措施①尽量减少与腐蚀性介质，尤其含有CI-腐蚀性介质的接触。②消除冷、热加工工艺中产生的拉应力。③采用高温过时效或双级时效处理工艺。④喷丸处理。⑤加入某些合金元素，如Mn、Cr、Cu、Mo、V、Zr等。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型4.剥蚀剥蚀即剥落腐蚀，也叫层状腐蚀。特点：沿着平行于金属表面的晶间横向扩展，使金属出现各种形式的层状分离。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型4.剥蚀剥蚀即剥落腐蚀，也叫层状腐蚀。特点：沿着平行于金属表面的晶间横向扩展，使金属出现各种形式的层状分离。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.2铝合金的腐蚀类型4.剥蚀(1)形貌特征轻微的剥蚀只产生不连续的小裂片、材料端部截面膨起，产生碎沫，或局部鼓泡；严重时整块金属分成很多薄片，一层层分离而解体。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(2)剥蚀的成因剥蚀，实际上是一种严重的晶间腐蚀。在电解质作用下，表面产生点蚀，蚀坑穿透表面打通晶界。对于AI-Mg合金而言，Mg5AI8沿晶界呈连续网状分布，成为被腐蚀的阳极。剥蚀与金属变形量的大小有关。变形量越大，晶粒被拉得越长，金属组织呈纤维状，析出相沿晶界沉淀网络越连续，剥蚀敏感性越大。Al-Zn-Mg合金的剥蚀与Al-Mg合金的剥蚀有所不同，其特征主要为沿着变形方向的层状组织产生穿晶式的开裂。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(3)控制措施不管是沿晶开裂还是穿晶开裂的剥蚀，都是由于沿晶形成的阳极网络所引起。因此，要控制剥蚀，必须破坏沉淀相连续的阳极网络结构，使沉淀相析出的间距增大。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择(3)控制措施对A1-Mg合金而言:①在合金中添加Cr、Mn、B等元素，细化晶粒，破坏连续网状的阳极通道。如在Al-Mg合金中加入0.3-0.8%的Mn。②加入减少相间电位差的合金元素，如Al-Mg合金中加入1-2%的Zn，使固溶体电位由-800mV下降到-962～-1000mV，电位差小了，腐蚀速度也相应减小了。③合理选择和控制生产工艺及热处理。如合金加工过程中的变形量越小，剥蚀敏感性越低，稳定化处理也是控制剥蚀的一个方面。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择铝及铝合金有四种基本状态:-O:表示退火。变形铝合金的最软状态。-F:表示加工。加工之后不进行热处理、退火或变形硬化。-H:表示变形硬化。适用于通过变形硬化提高强度的产品。-T:表示热处理。-T后面标有的数字表示特殊热处理。9.4.3美国铝合金热处理状态标识热处理状态标积举例：把通过拉伸来消除应力的-T6厚板和轧制棒材标识规定为-T651。把通过压缩消除应力的-T6锻件标识规定为-T652。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.3美国铝合金热处理状态标识热处理状态标积举例：把通过拉伸来消除应力的-T6挤压棒材、杆材和型材标识解释为：第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.3美国铝合金热处理状态标识主要热处理状态摘要如下：-T2：退火，仅用于铸造制品。-T3：固溶热处理，然后冷作硬化。适用于那些在现行技术条件承认具有拉伸校平或矫正效应的材料，只有供货厂提供的材料可有这种状态。-T36：固溶热处理，然后通过6%的变形程度来冷作硬化。应用于2024薄板和厚板。-T37：固溶热处理，然后通过8%的变形程度来冷作硬化。应用于2219薄板和厚板。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.3美国铝合金热处理状态标识主要热处理状态摘要如下：-T4：固溶热处理和自然时效到基本稳定状态。应用于固溶热处理后不需要冷作硬化的制品。-T4511：固溶热处理，通过拉伸消除应力，允许略加矫直。这种状态与-T4状态相当，它应用于除2024和2239外的其它挤压型材。-T5：仅人工时效。应用于高温下迅速冷却的加工工艺之后才进行人工时效的制品。-T6：固溶热处理后人工时效，冷作硬化所产生的影响不大。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.3美国铝合金热处理状态标识主要热处理状态摘要如下：-T6510：固溶热处理。通过拉伸消除应力，人工时效后不需人工矫直。这种状态用于挤压的棒材、杆材和型材，但2024合金除外。-T7：固溶热处理并随后稳定处理。用于稳定处理后使硬度降到最大硬度值以下的制品，以便能够控制应力增长或者控制残余应力。-T73：固溶热处理和特殊人工时效。这种状态应用于已经特殊时效处理使之具有抗应力腐蚀破裂性能的7049和7075合金。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.3美国铝合金热处理状态标识主要热处理状态摘要如下：-T736：固溶热处理和特殊人工时效。这种状态应用于7175合金，这些合金已经特殊时效处理，从而具有高的性能和抗应力腐蚀破裂能力。-T8：固溶热处理，冷作硬化，并随后人工时效。应用于冷作硬化以提高强度的制品，或者应用于那些通过矫平或矫直所致冷作硬化效应在飞行中得到认可的制品。-T81：固溶热处理，冷作硬化，然后人工时效。例如2024-T3人工时效到2024-T81。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.3美国铝合金热处理状态标识主要热处理状态摘要如下：-T9：固溶热处理，人工时效，然后冷作硬化。应用于通过冷作硬化来提高强度的制品。-T10：人工时效并随后冷作硬化。应用于从高温迅速冷却的加工工艺(如铸造、挤压等)之后进行人工时效，然后冷作硬化以提高强度的制品。常用铝合金的防护系统9.4铝及铝合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择飞机上的铝制零、部件较多，安装在不同的部位，必须根据应用的目的选择适当的表面处理方法并施加相应的涂层，构成铝合金零部件的防护系统，即：表面处理→底漆（单层或双层）→面漆。防护目的表面处理方法

防蚀大气油漆底层装饰减少对基体疲劳的影响硫酸阳极化（热水或重铬酸盐封闭）化学氧化、铬酸阳极化、硫酸阳极化瓷质阳极化、硫酸阳极化着色铬酸阳极化、化学氧化铝合金零件表面处理方法第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.4.4铝合金在民机上的应用飞机上基本骨架结构大约80%是用铝合金制造的。为了使铝合金结构的每一部分达到韧性、强度、疲劳性和腐蚀性的最佳组合，除去添加各种合金元素外，还要进行各种热处理和力学处理。

9.4.4.1铝合金在波音707/727/737/-100，-200/747-100，-200飞机上的应用

9.4.4.2铝合金在波音737-300，-400，-500/757/767/777飞机上的应用第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择2024铝合金是A1-Cu-Mg合金，用于飞机水平安定面的下翼面和上翼面、机身蒙皮等。举例说明铝合金在民机上的应用实例第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择7075铝合金是A1-Cu-Mg-Zn合金，适用于垂直安定面、水平安定面上下翼面、机身骨架、桁条等。举例说明铝合金在民机上的应用实例7178铝合金是A1-Cu-Mg-Zn合金，

主要用在上翼面和龙骨梁缘条。356/A356/A357铝铸件用于飞机上的液压总管、

操纵线系等。C188-3该合金用作波音777机身蒙皮是理想的。9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择钛合金的类型及其典型代表型号：(1)α钛合金：工业纯钛(TA1、TA2、TA3)、钛铝合金(TA6)、钛铝锡合金(TA7)(2)β钛合金：

钛锰钒铬铝合金(TB2)(3)(α+β)钛合金：钛铝锰合金(TC1、TC2)、钛铝钒合金(TC4、TC10)、钛铝铬合金(TC5)TA2TC4TB29.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择钛被誉为第三金属，仅次于铁和铝。钛的比重小、强度高、耐蚀性强，但弹性模量低，抗蠕变能力不理想，加工比较困难、成本较高，故一直没有象铁和铝那样获得广泛应用。9.5.1钛合金的主要用途及腐蚀特性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择钛及其合金与氧有很强的亲合力，很容易生成高稳定性的氧化膜(稳定性优于铝和不锈钢)。钛及其合金的氧化膜因机械原因而遭到破坏，能很快恢复。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性钛钝化膜处于稳定状态的介质有氧化性、中性、弱还原性的介质，如海水、污水、氯化物溶液、浓度低于3%的HCI和低于4%的H2S04溶液等。钛钝化膜易遭破坏的介质主要是还原性酸溶液和强氧化性介质，如氢氟酸、氟硼酸、氟硅酸，浓度大于3%的HCI和大于4%H2S04、干氯气和发烟硝酸等。9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择1.卤素及其化合物钛在潮湿的氯气中抗蚀性能很好，而在干氯气中，钛将会遭到严重腐蚀，甚至会引起钛着火燃烧，导致钛设备燃烧爆炸的恶性事故。在氯化物溶液中，钛的腐蚀速度很慢，即使在高温下其抗蚀性能也很好。钛在大部分氯化物溶液中的腐蚀形式是缝隙腐蚀。为了改进钛的耐缝隙腐蚀的能力，研制了Ti-Pd（钯）和Ti-Ni-Mo等耐蚀钛合金。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择1.卤素及其化合物钛在亚氯酸盐、次氯酸盐、氯酸盐、过氯酸盐中几乎是完全耐蚀的。钛对于溴和碘的耐蚀性与氯相似，但钛在氟及其化合物中是不耐蚀的。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择2.海水钛在各种自然水中是最为理想的耐蚀性材料。在260℃的海水中，钛是耐蚀的，钛在不同深度的海水中浸泡多年后无明显腐蚀，即使钛表面有沉积物，也不发生缝隙腐蚀和点蚀；含有硫化物的海水不影响钛的抗蚀性；钛还具有抗高速海水冲蚀的性能。工业钝钛在海水中基本不发生应力腐蚀开裂。含氧量高的工业纯钛，如有预先存在的裂纹，则在一定条件下有应力腐蚀敏感性。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择3.无机酸钛在各种条件的硝酸中(红烟硝酸除外)都有很好的耐蚀性，如钛换热器经193℃60%HNO3处理，使用多年无腐蚀现象。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择3.无机酸硝酸中含有四价钛离子、铬离子和硅离子等有一定的钝化作用。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择3.无机酸盐酸对钛有一定的腐蚀性，温度升高，腐蚀速度明显增加。高价重金属离子，如Fe3+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Ti4+等可使钛钝化，提高对盐酸的抗蚀性。某些氧化剂，如硝酸、次氯酸钠、三氯化铁可作为钛在盐酸溶液中的缓蚀剂。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择3.无机酸稀硫酸在低温下对钛的腐蚀性较小，而高温下腐蚀速度却明显地增加。0℃时，工业纯钛可耐20%的硫酸，而室温时只耐5%的硫酸，在沸腾的硫酸中，0.5%的稀硫酸对工业纯钛也有显著的腐蚀性。重金属离子或氧化剂在硫酸中对钛有缓蚀作用。钛在氢氟酸中耐蚀性较差，而且也很难找到有效的缓蚀剂。9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择4.碱钛在碱溶液中的耐蚀性很好，当温度为110℃，浓度约70%NaOH溶液中，钛的腐蚀速度低于0.127mm/a。钛在沸腾的PH>12碱溶液中易吸氢而导致氢脆。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择5.有机酸有机酸对钛的腐蚀性与有机酸的还原性和氧化性的大小有关。大部分有机酸对钛几乎无腐蚀性。目前仅有几种有机酸，如热甲酸、热草酸、浓三氯乙酸和氨基磺酸，在无空气状态下对钛有一定的腐蚀性。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择6.氢钛易于吸氢而产生氢脆开裂。钛吸氢的影响因素：拉伸应力的大小，氢气氛中水含量的高低，钛的表面状态(氧化膜的厚薄完整性等)。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择6.氢钛易于吸氢而产生氢脆开裂。钛吸氢的影响因素：拉伸应力的大小，氢气氛中水含量的高低，钛的表面状态(氧化膜的厚薄完整性等)。9.5.2钛及钛合金的抗蚀性9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择1.钛的燃烧与爆炸钛在一般的浓硝酸中呈钝态耐蚀。钛在红烟硝酸中，由于剧烈的腐蚀和氧化，引起着火燃烧甚至发生爆炸。钛在含水低于2%发烟硝酸中，NO2含量大于6%，可能着火。钛板的冷加工变形大于65%的冷硬状态，在发烟硝酸中也是不安全的。钛在含水量小于0.3%的干氯气中着火燃烧。9.5.3钛的特殊腐蚀形式第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择9.5钛及钛合金第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择1.钛的燃烧与爆炸钛在纯氧中，只要暴露出新生的钛组织(创伤、断裂或擦伤)都会在常温下发生自燃。9.5.3钛的特殊腐蚀形式第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择2.钛的缝隙腐蚀钛的缝隙腐蚀主要发生在高温卤素离子溶液中，湿氯气和含有氯气的工业大气中。工业纯钛的缝隙腐蚀有下列特征和规律：(1)缝隙腐蚀的发生有一个孕育期。孕育期的长短与温度、PH值、卤素离子的种类与浓度、缝隙大小、几何形状以及组成缝隙和材料等因素有关。(2)卤素离子的缝隙腐蚀电位顺序为C1-<Br-<I-，说明钛在氯化物中最易发生缝隙腐蚀。氯离子浓度越大，温度越高，PH值越低，缝隙腐蚀敏感性越高。(3)钛缝隙腐蚀常发生在缝隙表面的局部区域，而不是整个缝隙表面，局部腐蚀区由于自催化机理不断发展，直致穿孔。第九章民机常用金属材料的腐蚀特性与选择2.钛的缝隙腐蚀(4)缝隙腐蚀过程往往要吸氢，且随着吸氢量的增大，表面会积聚大量氢化物导致微裂纹的形成，在外应力作用下开裂。(5)钛缝隙腐蚀产物主要为白色TiO2。(6)钛缝隙的宽度影响钛缝隙腐蚀的倾向。一般窄缝隙比宽缝隙腐蚀倾向大。钛与非金属材料组成的缝隙，特别是与聚四氟乙烯塑料腐蚀倾向最大。(7)钛在酸性、中性溶液比在碱性溶液中发生缝隙腐蚀的几率大，一般情况下，钛在PH>10的盐水中不发生缝隙腐蚀，在近中性盐水中温度必须大于93℃才会发生。(8)缝隙腐蚀的自催化作用，是指缝隙内的活性铁与缝隙外钝态的钛组成了宏观腐蚀电池，促进了缝隙腐蚀的发展。第九章民机常用金属材料的