TC4钛合金：中等强度α-β型两相钛合金的耐蚀特性

TC4钛合金，作为一种典型的α-β型两相钛合金，因其优异的综合力学性能，如高比强度、良好的疲劳性能和断裂韧性，在航空航天、化工、医疗等领域得到了广泛应用。其耐蚀性也是其应用的重要考量因素之一。TC4合金的耐蚀性主要得益于其表面形成的稳定、致密的氧化膜。

TC4合金的钝化与抗氧化机制

TC4合金的耐蚀性主要归功于其表面自发形成的一层极薄（约1-10纳米）、致密、连续的氧化层，以TiO₂为主。这层氧化膜在大多数介质中具有良好的钝化作用，能够有效阻止基体金属与腐蚀介质的直接接触，从而延缓腐蚀的发生。氧化膜的形成与稳定性：在空气或氧化性介质中，钛原子易与氧结合，形成TiO₂。这种氧化膜结构稳定，不易溶解，为TC4合金提供了良好的防护。

两相结构的关联：TC4合金中α相和β相的比例（通常α相约占80%-90%，β相约占10%-20%）对耐蚀性也有一定影响。α相通常更加稳定，而β相则相对活泼。然而，在整体上，两相的协同作用依然能维持良好的耐蚀性。TC4合金在不同介质中的耐蚀表现

TC4合金在多种环境中表现出优异的耐蚀性，但也存在其局限性。在中性及弱碱性介质中：在海水、淡水、大多数盐溶液以及弱碱性介质中，TC4合金的耐蚀性表现杰出。例如，在3.5%NaCl溶液中，其年腐蚀速率通常低于0.01mm/year，展现了极佳的抗点蚀和缝隙腐蚀能力。

在酸性介质中：TC4合金在非氧化性酸（如盐酸、硫酸）中耐蚀性较差，尤其是在较高浓度和温度下，腐蚀速率会显著增加。然而，在氧化性酸（如硝酸）中，由于氧化性酸能够促进TiO₂钝化膜的再生和稳定，TC4合金反而能表现出良好的耐蚀性。例如，在65%的硝酸溶液中，其腐蚀速率通常小于0.1mm/month。

在高温环境中的抗氧化性：在高达600°C的空气中，TC4合金的表面会形成一层较厚的氧化层，但仍能保持一定的抗氧化能力，其质量增加速率在500°C时约为0.05mg/cm²/h。影响TC4合金耐蚀性的因素表面状态：表面光洁度、是否存在加工痕迹或夹杂物都会影响耐蚀性。粗糙的表面更容易吸附腐蚀性物质，形成腐蚀焦点。

热处理工艺：不同的热处理工艺会影响α相和β相的比例、分布以及晶粒度，进而影响耐蚀性。

环境因素：介质的种类、浓度、温度、pH值以及是否存在加速腐蚀的离子（如Cl⁻）是决定TC4合金耐蚀性的关键。总而言之，TC4钛合金凭借其稳定的氧化膜和两相结构的协同作用，在多种环境中展现出优良的耐蚀性能，是其广泛应用的重要支撑。了解并掌握这些影响因素，对于优化TC4合金的使用性能至关重要。