Електрохімія росту макротріщини як автономної стадії процесу корозійної втоми у титанових сплавах
DOI:
https://doi.org/10.31734/agroengineering2022.26.114Ключові слова:
титанові сплави, електродний потенціал, поляризація, деформація, механізм, електрохімічна кінетикаАнотація
Механізм і кінетику корозійновтомного руйнування титанових сплавів вивчали електрохімічними методами: зміни електродного потенціалу E при деформуванні зразків (залежності Е–DK), зовнішньої поляризації (залежності Еpol–DK). Вивчено електрохімічні процеси на свіжоутворених поверхнях за час t = 5×10-3с їх взаємодії з розчином хлориду натрію різної концентрації (0,1; 0,5; 1,0 і 1,5N розчини NaCl). Ідентифіковано, на основі кореляційних змін поверхні та електродного потенціалу, основні етапи процесу корозійної втоми титанових сплавів різного структурно-фазового стану. Показано, що свіжоутворені поверхні сплавів при втомі проявляють усі властивості матеріалу, здатного переходити в пасивний стан. Активація поверхні циклічно деформованих сплавів супроводжується значним знешляхетненням електродного потенціалу (–1,2 В) та різким збільшенням струму (159 А/м2). Регенерації пасивності характерна триетапна зміна потенціалу і струму. Характер зміни кривих струм–час недеформованих і циклічно деформованих сплавів однаковий, однак в останніх струм знижується інтенсивніше.
За умов плоскої деформації залежність стабілізованого значення електродного потенціалу Ест від DK прямолінійна. Концентрація розчину підсилює або послаблює структуру сплавів. Збільшення ролі електрохімічного чинника при корозійній втомі доведено дослідженнями ефективності електрохімічного захисту: при катодній поляризації можливо повністю призупинити процес корозійновтомного росту тріщини. Необхідне зміщення потенціалу до захисного значення, за якого сповільнюється ріст втомної тріщини, становить при DK до 4,5 МПа – 0,25...0,29 В від потенціалу корозії. У водних розчинах аміаку зразки сплаву можуть бути катодно захищені від корозійновтомного руйнування за поляризації ΔЕ > 0,25 В, при цьому час до руйнування сплаву зростає у два рази. Проаналізовано кінетику та механізм корозійновтомного руйнування титанових сплавів.
Посилання
Bard, A. G., & Stratmann, M. (Eds.). (2003). Encyclopedia of electrochemistry. Vol. 4: Corrosion and Oxide Fils. Weinheim (Germany): Wieley-VCH
Dmytrakh, I. M., & Panasiuk, V. V. (1999). Vplyv koroziynykh seredovyshch na lokalne ruinuvannia metaliv bilia kontsentratoriv napruzhen. Lviv: NAN Ukrayini, Fiz.-meh. in-t im. G. V. Karpenka.
Dmytrakh, I. M., Syrotiuk, A. M., & Leshchak, R. L. (2020). Ruinuvannia ta mitsnist trubnykh stalei u vodnevmisnykh seredovyshchakh. Lviv: Prostir-M.
Dmytrakh, I. M., Syrotiuk, A. M., Rusyn, B. P., Lysak, Yu. V., & Vainman, A. B. (2006). Stvorennia suchasnykh metodiv tekhnichnoi diahnostyky pratsezdatnosti system parovodianoho traktu enerhoblokiv TES. In Problemy resursu i bezpeky ekspluatatsii konstruktsii, sporud i mashyn: zb. Naukovykh statei (pp. 128-132). Kyiv: In-t electrozvariuvannia im. Patona.
Kalakhan, O. (2002). Elektrokhimiia koroziino-vtomnykh protsesiv tytanovykh splaviv. Visnyk Lvivskoho universytetu. Ser. khim., 42, 175-178.
Kalakhan, O. S. (2001). Zakonomirnosti elektrokhimichnykh vlastyvostei tytanovykh splaviv pid chas koroziinoi vtomy. Suchasni problemy mekhaniky materialiv: fizyko-khimichni aspekty ta diahnostyka vlastyvostei: Mizhnar. nauk.-tekhn. symp. (Lviv, 4–7 cherv. 2001 r.) Lviv: Nauk. t-vo im. Shevchenka, 2001, 94-95.
Kalakhan, O. S. (2021). Elektrokhimichni zakonomirnosti koroziino-mekhanichnoho ruinuvannia tytanovykh splaviv. Visnyk Lvivskoho nationalnoho ahrarnoho universytetu. Ahroinzhenerni doslidzhennia, 25, 113-119.
Kalakhan, O. S. (2003). Kinetic regularities of the electrochemical processes of corrosion fatigue in titanium alloys. Materials Science, 39 (5), 615-628.
Kalakhan, O. S. (2003). Kinetychni zakonomirnosti elektrokhimichnykh protsesiv koroziinoi vtomy tytanovykh splaviv. Fiz.-khim. Mekhanika materialiv, 5, 14-27.
Kalakhan, O. S., & Pokhmurskyi, V. I. Koroziia ta koroziino-vtomnyi rist trishchyny u tytanovomu psevdo– splavi u vodianoamiachnykh rozchynakh. Fiz.-khim. Mekhanika materialiv, 2001, 5, 31-44.
Kalakhan, O. S., & Pokhmurskii, V. I. (2001). Corrosion and Corrosion Crack Resistance of the PT3V Titanium Alloy in Aqueous Solutions of Ammonia. Materials Science, 37 (5), 718-734.
Nazarchuk, Z. T. (Ed.). (2017). Elektrokhimichni metody monitorynhu dehradatsii materialiv konstruktsii. In Tehnichna diahnostyka materialiv i konstruktsii: Dovidn. posib. (Vol. 6, р. 302). Lviv: Prostir-M.
Panasiuk, V. V. (Ed.) (2009). Mekhanika ruinuvannia ta mitsnist materialiv: dovid. posib. T. 11: Mitsnist i dovhovichnist naftohazovykh truboprovodiv i rezervuariv. Lviv: Spolom.
Pokhmurskyy, V. I., & Kalakhan, O. S. (2001). Vplyv poliaryzatsii na rist vtomnykh trishchyn u tytanovomu psevdo- splavi u luzhnomu seredovyshchi. Fiz.-khim. Mekhanika materialiv, Spets. vyp. 2, 51-55.
Pourbaix, M. (1966). Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solution. New York: Pergamon Press.
