钛合金钝化膜结构及钝化动力学机理研究进展

王泽政1，查小琴1,2，房坤1，孙晓栋1，徐阳1，罗先甫1，王佳1，孙绪鲁1，张欣耀1,2（1.中国船舶集团有限公司第七二五研究所；2.海洋腐蚀与防护全国重点实验室）

摘要：钛合金的优异耐蚀性得益于其良好的钝化及再钝化能力。在自然环境中，钛合金表面会自发形成一层纳米级钝化膜，其在遭受破坏后会快速修复，有效隔离基体与腐蚀介质的接触，显著提升材料耐蚀性；但在海洋工程等复杂的服役工况下，钝化膜的“溶解-成膜”动态过程对稳态膜结构有较大影响，从而决定其耐蚀性，为此，表征钛合金钝化膜结构并探究其在环境中的钝化动力学行为对于分析钛合金服役安全性、可靠性及优化钛合金耐蚀性具有重要意义。针对这一需求，本文首先综述了钛合金钝化膜结构表征技术研究现状，并在此基础上详述了钝化膜的厚度、组分、形貌表征及结构模型构建的最新研究成果；其次探讨了典型的金属动力学模型特点，包括高场模型、原子位置交换模型和点缺陷模型，总结出点缺陷模型是融合了微观粒子迁移机制和长程缺陷运动的物理模型，其理论框架更为完善；最后结合钛合金未来在海洋环境中推广应用需要，基于点缺陷模型分析了海洋环境用钛合金成分、组织以及氯离子、pH 值、溶解氧含量、静水压力和温度等海洋环境主要因素对膜结构及耐蚀性影响规律，为分析钛合金在海洋环境中的钝化动力学行为及研究其耐蚀性提供理论支撑。

关键词：钛合金；钝化膜；钝化动力学；耐蚀性；海洋环境