ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (a+b)-СПЛАВОВ ТИТАНА ВТ6 И ВТ22 НА ИХ КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ

Abstract

Ссылка для цитирования: Влияние деформационно-термической обработки (a+b)-сплавов титана ВТ6 и ВТ22 на их коррозионную стойкость / П.В. Абрамова, Е.В. Найденкин, И.В. Раточка, И.П. Мишин, С.В. Ковалева, А.В. Коршунов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 4. – С.89-102. Актуальность. Титан и его сплавы являются одними из наиболее прочных и коррозионностойких металлических материалов, что обусловливает их широкое применение в машиностроении, авиа- и двигателестроении, химическом аппаратостроении, медицине. Использование таких конструкционных материалов с повышенной стойкостью в агрессивных средах позволяет повысить эффективность технологий переработки природного сырья (реакторы высокого давления, центрифуги, сепараторы, высокоскоростные насосы, теплообменники, коммуникации), получения хлора и щелочей (выпарные аппараты, электролизное оборудование), органического синтеза (оборудование для получения галогенпроизводных), производства азотной кислоты, аммиака и азотных удобрений. Сочетание механической и термической обработки сплавов, в том числе с использованием интенсивной пластической деформации, позволяет модифицировать их структуру и получать материалы с улучшенными физико-механическими характеристиками. Цель: определить влияние различных режимов деформационной и термической обработки титановых сплавов ВТ6 и ВТ22 на их коррозионную стойкость в водных растворах кислот, щелочей и солей. Объекты: образцы сплавов ВТ6 и ВТ22 с различной структурой, водные растворы кислот, щелочей и солей. Методы: вольтамперометрия постоянного тока, гравиметрия в условиях свободной коррозии, оптическая микроскопия, растровая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, атомно-эмиссионная спектроскопия. Результаты. В условиях интенсивной пластической деформации получены образцы титановых сплавов ВТ6 (всестороннее прессование в интервале температур 800…550 °С) и ВТ22 (радиально-сдвиговая прокатка в интервале температур 850…750 °С, дополнительная холодная прокатка горячекатаных образцов, старение при 550 °С в течение 3…6 ч) с ультрамелкозернистой структурой. Установлено, что сплав ВТ6 с ультрамелкозернистой структурой обладает меньшей коррозионной стойкостью в условиях свободной коррозии в растворах серной кислоты с высокой концентрацией (5 М), а также в 3,5 %-ном растворе NaCl при анодной поляризации по сравнению с исходным сплавом с крупнозернистой структурой. Основными типами коррозионных разрушений поверхности ультрамелкозернистых образцов являются язвы и питтинг, тогда как для образцов с крупнозернистой структурой характерна сплошная коррозия. Повышение скорости коррозии и морфологические особенности разрушения поверхности объяснены структурно-фазовой неоднородностью и сегрегацией легирующих элементов в результате деформационно-термического воздействия. Коррозионная стойкость образцов ВТ22 с ультрамелкозернистой структурой коррелирует с содержанием b-фазы и особенностями межфазного распределения легирующих элементов в ходе полиморфного превращения a-TiDb-Ti в условиях деформационно-термической обработки материала. Показано, что образцы ВТ22 после горячей прокатки наиболее устойчивы в растворах кислот (0,1 М HCl, H2SO4) и наименее устойчивы в растворе щелочи (0,1 М NaOH) по сравнению с образцами, обработанными в других режимах. В 3,5 %-ном растворе NaCl наименьшую устойчивость проявляет ультрамелкозернистый образец ВТ22 после дополнительной холодной прокатки вследствие большой концентрации структурных дефектов, способствующих усилению коррозионного растрескивания материала. Интерпретация экспериментальных результатов проведена с использованием теоретических расчетов равновесного состава продуктов коррозии, образующихся в исследуемых многокомпонентных системах.