Meta tonqos ir-reżistenza għall-ossidazzjoni tat-titanju pur?
Temperaturi elevati lil hinn mil-limitu kritiku
It-titanju pur juri reżistenza tajba għall-ossidazzjoni f'temperaturi taħt l-400 grad, peress li l-film TiO₂ tal-wiċċ jibqa 'dens u aderenti, u b'mod effettiv jimblokka aktar infiltrazzjoni ta' ossiġnu. Madankollu, meta t-temperatura taqbeż l-400 grad, l-imġieba ta 'ossidazzjoni tat-titanju pur tinbidel drastikament:
F'400-600 grad: Il-film TiO₂ jibda jikber malajr fil-ħxuna, u l-istruttura tiegħu tittrasforma minn fażi rutile densa u protettiva għal fażi aktar poruża ta 'anatase jew brookite f'żoni lokalizzati. Sadanittant, ammont żgħir ta 'atomi ta' ossiġnu interstizjali jinfirex fil-matriċi tat-titanju, li jiffurmaw saff fraġli ta 'ossiġnu-arrikkit taħt il-film ta' l-ossidu, li jdgħajjef l-integrità strutturali tal-metall filwaqt li jnaqqas l-effett ta 'barriera tal-film.
Aktar minn 600 grad: Il-proċess ta' ossidazzjoni jidħol fi stadju ta' transizzjoni "paraboliku-għa-lineari". Il-film TiO₂ jitlef il-proprjetajiet protettivi tiegħu għal kollox minħabba qsim sever u qsim ikkawżat minn stress termali (li jirriżulta minn diskrepanzi fil-koeffiċjenti ta 'espansjoni termali bejn il-film ta' l-ossidu u s-sottostrat tat-titanju). L-ossiġnu jippenetra fil-matriċi b'rata aċċellerata, u l-formazzjoni ta 'saffi ta' ossidu ta 'adeżjoni baxx-(bħal Ti₂O₃ u TiO fiż-żona sub-tal-wiċċ) twassal għal ossidazzjoni katastrofika ta' titanju pur, bir-rata ta 'ossidazzjoni tiżdied b'mod esponenzjali mat-temperatura.
Ambjenti ta'-temperatura għolja b'impuritajiet ta' gass korrużivi speċifiċi
Anki jekk it-temperatura tkun fil-"medda sikura" nominali (taħt l-400 grad), il-preżenza ta 'ċerti impuritajiet tal-gass korrużiv se tiddegrada drastikament ir-reżistenza għall-ossidazzjoni tat-titanju pur:
Gassijiet li fihom il-kloru-(eż., Cl₂, fwar HCl): Il-joni tal-klorur jistgħu jippenetraw il-film TiO₂ permezz ta 'mikroxquq jew konfini tal-qamħ, jirreaġixxu mat-titanju biex jiffurmaw kloruri tat-titanju volatili (eż., TiCl₄). Dan il-mekkaniżmu ta' "korrużjoni attiva" jeqred il-kontinwità tal-film passiv u jipprevjeni l-fejqan awto- tiegħu, li jwassal għal pitting lokalizzat jew korrużjoni uniformi anke f'temperaturi moderati.
Gassijiet li fihom il-kubrit-(eż., SO₂, H₂S): F'temperaturi 'l fuq minn 300 grad, l-atomi tal-kubrit jistgħu jinfirxu fil-matriċi tat-titanju, u jiffurmaw sulfidi tat-titanju fraġli (eż., TiS, TiS₂) fil-konfini tal-qamħ. Dawn is-sulfidi mhux biss inaqqsu d-duttilità tal-metall iżda wkoll ifixklu l-integrità tal-film TiO₂, u jagħmluha aktar suxxettibbli għall-attakk tal-ossiġnu u l-ossidazzjoni aċċellerata.
Atmosferi rikki-nitroġenu f'temperaturi għoljin: Aktar minn 500 grad, in-nitroġenu jirreaġixxi mat-titanju biex jifforma nitrur tat-titanju iebes u fraġli (TiN) fuq il-wiċċ u fil-matriċi. Filwaqt li TiN għandu xi reżistenza għall-ossidazzjoni, il-formazzjoni tiegħu tikkawża stress intern fil-film tal-ossidu, li jwassal għal qsim u toħloq kanali għall-ossiġnu biex jinfiltra aktar fil-metall sottostanti.
Kundizzjonijiet ta 'tagħbija termali ċikliċi
Ċikli ripetuti ta' tisħin u tkessiħ (eż., fi fran industrijali jew komponenti ta' magni aerospazjali li jgħaddu minn operazzjonijiet frekwenti ta' start-waqfien) jikkompromettu serjament ir-reżistenza għall-ossidazzjoni tat-titanju pur:
L-espansjoni termali u l-kontrazzjoni tal-film TiO₂ u s-sottostrat tat-titanju jikkawżaw stress ċikliku, li jwasslu għall-formazzjoni ta 'mikroxquq u delaminazzjoni fis-saff tal-ossidu.
Kull ċiklu termali jesponi metall tat-titanju frisk għall-atmosfera ossidanti qabel ma l-film ikun jista' jfejjaq kompletament waħdu-, li jirriżulta fi ħsara ta' ossidazzjoni kumulattiva u tnaqqis gradwali fil-kapaċità protettiva tal-film maż-żmien.
Preżenza ta' melħ imdewweb jew kontaminanti tal-metall b'punt ta'-tidwib-baxx
F'ambjenti li fihom melħ imdewweb (eż., NaCl, Na₂SO₄ fi proċessi industrijali ta'-temperatura għolja) jew metalli b'punt ta'-tidwib-baxx (eż., aluminju, manjesju, ċomb), ir-reżistenza għall-ossidazzjoni tat-titanju pur hija mnaqqsa b'mod sinifikanti:
Melħ imdewweb jista 'jaġixxi bħala elettroliti, li jinduċi korrużjoni elettrokimika li tkisser il-film TiO₂, filwaqt li tiffaċilita wkoll il-formazzjoni ta' komposti tat-titanju b'punt baxx-tidwib- li jaċċelleraw il-falliment tal-film.
Metalli b'punt ta '-tidwib-baxx jistgħu jinfirxu fil-matriċi tat-titanju f'temperaturi għoljin, li jiffurmaw ligi ewtektiċi u jikkawżaw fragilità intergranulari, li jdgħajjef l-istabbiltà strutturali tal-metall u jagħmel il-film tal-ossidu aktar suxxettibbli għall-qsim waqt l-ossidazzjoni.
