钛及钛合金的耐蚀性课程报告讲述.ppt

主讲人：xx指导老师：xx 钛及钛合金的耐蚀性 1.1 概述 钛曾经被称为稀有金属，但是实际上在地壳中储量很大。是地球上蕴藏量占第九位的元素，占地壳重量的0.61% 。随便从地下抓起一把泥土，其中都含有千分之几的钛，世界上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。但是在应用上钛还是一个新金属。 四方晶系 较不稳定，远比金红石少见 正交(斜方)晶系，物理性质、产出条件和用途都与金红石相似，但不如金红石稳定和常见。 钛的氧化物----二氧化钛（钛白），具有无毒、良好的物理化学稳定性（1000℃煅烧后不熔于任何酸和碱）、折射指数高（2.55～2.70），以及很强的白度、着色力、遮盖力、耐温性、抗粉化等特征，被称为“颜料之王”。 防晒霜 物理防晒霜中的微小粒子一般是由二氧化钛、氧化锌等组成。 二氧化钛(俗称钛白粉)是一种允许使用的食用色素,可以广泛用于食品，主要做为增白剂使用 。 食用色素 钛也被誉为“第三金属”，在有色金属的应用中，仅次于铁、铝和铜。在航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、机械、电力、海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域，有着广泛的应用，并创造了巨大的经济效益和社会效益，在国民经济发展中有其重要的地位和作用。 钛具有“亲生物”性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。 钛的应用是从航空、航天等军事方面开始，逐渐向一般工业推广的。 4、固态下有两种同素异构体：熔点为882.5℃为体心立方结构的β相；882.5℃以下为密排六方晶格α相。 1.1.1钛的物理特性 2、熔点：1668℃ 1、密度：4.5g/cm3 3、导电导热性差（导热率只有铜的5%，电阻率比铜高34倍） 5、钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。 1、比强度高。（常用金属材料中最高，比镁合金还高）。用钛来制造潜艇——钛潜艇。由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。 1.1.2钛的力学性能特点 2、高纯钛强度低，塑性好。 （纯度最高的钛是用碘化物法制得的，其杂质含量很低，不大于0.05% 。 抗拉强度一般低于255MPa，屈服强度低于170MPa，延伸率大于50%。 3、工业纯钛含有少量的Fe ,C ,Si ,N等杂质，因此强度大大提高，塑性显著降低。断面收缩率高达70～80%） 1.2 纯钛的耐蚀性 钛以其优异的耐蚀性和可以接受的价格，已经成为化工和通用工程的重要耐蚀结构材料。 1.2.1钛的电化学特性 钛的标准电极电位很低（-1.63V），因此，钛在热力学上是极不稳定的金属。 1.2.2钛的钝化和表面氧化膜 1、钛的钝化 （1）钛是一个高钝化性的金属，它的钝化性超过Al ,Cr, Ni 和不锈钢。 （2）钛的致钝电位低，临界钝化电流小，因此容易钝化，而且有很强的钝态稳定性。 （3）钝化电位区宽。（高达20V），不易产生过钝化。 （4）钝态不受氯离子破环。 （3）氧化膜不是单一结构，随生成条件而异。 主要结构有：TiO ,TiO2 ,Ti2O3等。 2、钛的表面氧化膜 （1）在大气或者水中，钛表面会自动形成氧化膜。 （2）氧化膜与基体结合力强，保护性好。 1、钛对氯和氯化物具有很高的耐蚀性。（各种金属中最耐蚀，包括在王水中） 1.2.3 钛在常用介质中的耐蚀性。 2、钛在沸腾的水和过热蒸汽中是耐蚀的。 3、钛在大气和土壤中极其耐蚀。（长期实验腐蚀速率小于0.001mm/年） 钛在海水中完全耐蚀，在氯化物或海水中还耐点蚀，这些都胜过了不锈钢和铜合金。 4、钛在铬酸（沸腾）、硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混合酸中也耐腐蚀。 5、钛对纯的非氧化性酸是不耐蚀的。（腐蚀速率随着温度、浓度增加而增加） 6、钛对氢氟酸、高温的稀磷酸、室温的浓磷酸也不耐蚀。 7、钛在稀碱液中是耐蚀的。（如﹤20%的苛性钠）。 8、钛在无水的氧化性介质中是危险的。 钛在发烟硝酸、干氯气、液溴、固体结晶碘以及纯氧气中会发生着火和爆炸。 1.2.4 钛的特殊腐蚀形式 1、钛的着火和爆炸 （1）钛在发烟硝酸中着火爆炸：浓硝酸是一种强氧化剂，钛应该是耐腐蚀的。但是在发烟硝酸中，会发生非常剧烈的腐蚀和氧化，引起着火反应。 原因：着火反应以钛表面极剧烈的腐蚀作用开始，这种反应常常开始于晶间，并在钛表面留下很细的金属钛粉末，此时，在氧化剂（如硝酸）的作用下，或同时有撞击、摩擦等外来机械因素的引发下，就可能引起着火。 （2）钛在