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海洋大氣環境下TC4鈦合金與316L不銹鋼鉚接件腐蝕行為研究無錫不銹鋼板、無錫不銹鋼管廠家無錫漢能不銹鋼2020年10月15日訊  本文研究對象為利用螺栓連接的TC4-316L、316L-316L鉚接件以及316L試樣片。試樣在3.5% （質量分數） NaCl溶液中進行模擬海洋大氣環境的周期浸潤腐蝕實驗，利用掃描電子顯微鏡 （SEM）、激光共聚焦掃描顯微鏡 （LCSM）、失重法等來對腐蝕形貌和腐蝕動力學進行分析，同時利用X射線光電子能譜 （XPS） 等手段研究試樣表面腐蝕產物相組成。

海洋環境是對金屬有較強腐蝕性的環境之一，各種金屬材料在其中極易受到劣行破壞[1]，這也就對海洋環境下使用材料提出更高、更復雜的要求[2]。而在此環境下，單一材料往往不能滿足結構件的綜合指標，所以海洋環境中使用的連接件、結構件往往需要多種金屬的鉚接。

TC4鈦合金與316L不銹鋼是兩種廣泛應用在海洋環境中的合金。TC4鈦合金具有密度低、強度與比強度高、良好的塑性和韌性、良好抗腐蝕性和高溫強度等特點[3]。316L不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能、良好的耐高溫氧化及耐熱性，同時具有優良的焊接性能。當TC4鈦合金與316L不銹鋼連接后，由于其在腐蝕介質中腐蝕電位的差異，不可避免存在電偶腐蝕的傾向[4]，同時還可能由于兩者間連接處存在縫隙發生縫隙腐蝕。

本文研究對象為利用螺栓連接的TC4-316L、316L-316L鉚接件以及316L試樣片。試樣在3.5% （質量分數） NaCl溶液中進行模擬海洋大氣環境的周期浸潤腐蝕實驗，利用掃描電子顯微鏡 （SEM）、激光共聚焦掃描顯微鏡 （LCSM）、失重法等來對腐蝕形貌和腐蝕動力學進行分析，同時利用X射線光電子能譜 （XPS） 等手段研究試樣表面腐蝕產物相組成。

1 實驗方法

1.1 實驗材料與試樣制備

本實驗所用材料為TC4鈦合金以及316L不銹鋼。其中，TC4鈦合金的化學成分 （質量分數，%） 為：O 0.13，Al 5.5，V 4.2，H 0.001，C＜0.01，Fe 0.11，N 0.02，Ti余量；316L不銹鋼的化學成分為：Cr 17.85，Ni 13.90，Mo 2.70，C 0.02，Si 0.62，P 0.007，S 0.001，Mn 0.68，Fe余量。TC4-316L鉚接件中，TC4鈦合金與316L不銹鋼均切割成50 mm×25 mm×3 mm的片狀試樣，沿長度方向中軸線上的對稱位置，穿兩個？3 mm孔，以便用來與其他片狀試樣作螺栓連接；并在試樣片的左上角穿一個？1 mm的孔。所有線切割后的試樣片均用丙酮除油，然后用水磨砂紙將六面打磨至800#，經去離子水沖洗，無水乙醇脫水，吹風機吹干后，放入干燥器中保存待用。

將線切割后的TC4鈦合金和316L不銹鋼試樣片分為3組進行周浸腐蝕實驗：A組為單獨的316L不銹鋼試樣片；B組為兩片316L不銹鋼試樣片鉚接組合 （316L-316L鉚接件）；C組為一片TC4鈦合金試樣片與一片316L不銹鋼試樣片鉚接組合 （TC4-316L鉚接件）。鉚接組合的示意圖如圖1所示。為了避免引入第3種金屬產生額外電偶效應，鉚接所用的螺栓均為塑料螺栓。每組至少3個平行樣。實驗前用游標卡尺測量每個單片試樣的實際尺寸，并用精度為0.1 mg的天平稱量初始重量。