纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究定稿版
钛合金材料表面处理及耐腐蚀性能研究
钛合金材料表面处理及耐腐蚀性能研究钛合金是一种广泛应用于航空、航天、汽车等领域的重要材料，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
然而，在实际使用中，钛合金材料的表面容易受到外界环境的侵蚀，降低了其使用寿命和性能稳定性。
因此，钛合金材料的表面处理和提高其耐腐蚀性能成为了研究的热点之一。
钛合金表面处理的目的是通过改变其表面性质和结构，提高其抗腐蚀、耐磨损等性能。
常见的表面处理方法包括阳极氧化、电化学沉积、陶瓷喷涂、镀层等。
阳极氧化是一种常用且有效的表面处理方法，通过在钛合金表面形成致密的氧化层，改变了表面的化学性质和物理结构，从而提高其耐腐蚀性能。
事实上，表面处理不仅能改善钛合金的耐腐蚀性能，还能增加其机械强度和抗磨损性。
例如，在航空发动机等高温高压的工作环境下，钛合金往往需要承受严酷的加载和腐蚀，表面处理可以在一定程度上提高钛合金材料的稳定性和寿命。
除了表面处理，钛合金材料的腐蚀性能也与其化学成分和晶体结构密切相关。
通过调整钛合金中的合金元素含量和添加稀土元素等方法，可以改变钛合金材料的晶界结构和晶粒尺寸，降低局部电位差，从而提高其耐腐蚀性能。
同时，钛合金的表面形貌对其腐蚀性能也有一定影响。
例如，通过表面粗化处理可以形成更大有效的表面积，提高钛合金与环境介质之间的接触面，进而增强其耐腐蚀性能。
研究钛合金材料的耐腐蚀性能不仅仅局限于材料的表面处理，还需要考虑其在不同环境条件下的长期使用性能。
例如，在海洋环境中，钛合金材料容易受到海水中氯离子和海洋生物等因素的侵蚀，引起钛合金的腐蚀破坏。
因此，钛合金的耐蚀性研究需要考虑到不同环境因素的综合影响，以制定出相应的表面处理方案和腐蚀预防措施。
值得注意的是，提高钛合金材料的耐腐蚀性能不仅仅依靠表面处理，还需综合考虑其它因素，如材料的制备工艺、合金元素含量等。
因此，将来的研究需要从材料制备、表面处理、晶体结构等多个角度综合分析钛合金材料的腐蚀性能，促进其在各个领域的应用。
钛及钛合金的热处理及耐蚀性表面处理
钛及钛合金的热处理及耐蚀性表面处理1 有关热处理的标准与热处理炉钛及钛合金的热处理条件虽然在JIS或ASTM中都没有标准化，但在美国军用标准（MIL —H81200）中有详细的规定，下表列出了根据该标准整理的纯钛和钛合金的热处理温度、*ELI表示氧、氮等间隙元素特别低的材料在MIL标准中还规定了热处理炉的炉膛温度分布均匀性，要求退火或固溶处理时不超过±14℃，时效处理时不超过±8.3℃，针对这些要求希望采用具有（1）可控硅控制的电源；（2）升温、保温、冷却的程序控制机构；（3）用风扇搅拌炉内空气等功能的电炉。
在使用燃烧炉的时候，必须注意（1）为了防止吸氢，保持微氧化性气氛；（2）被处理材料装入马弗缸内，不要直接接触火焰。
2 退火一般地说，金属的退火是使其内部应变消除、加工组织产生恢复与再结晶的热处理。
钛及钛合金的热处理是为了组织稳定化、稳定制品尺寸、提高可切削性以及改善力学性能而实施的。
α合金的退火是在α相区加热，使平衡状态的α相充分地恢复与再结晶，然后再冷却到室温。
冷却速度引起的组织变化很小，快冷或缓冷均可。
α—β合金的退火是在两项区进行。
β合金则是在高于β相变点的温度下退火处理。
Ti-6Al-4V是采取在两相区加热后空冷进行退火的，以便在常温下得到稳定的β相和α相混合组织。
MIL标准规定的退火工艺为690～871℃下加热并保温，然后空冷。
β合金的退火与固溶处理相同。
3 固溶处理所谓固溶处理，就是使所有合金元素溶入基体相中形成均匀的固溶体后快冷到室温，将高温下的组织状态保持下来，获得过饱和固溶体的热处理操作。
由于过饱和固溶体是不稳定的，若在某一温度下重新加热，溶入的元素或者以化合物形态析出或者形成平衡的稳定相，从而达到稳定的状态。
α—β合金的固溶处理是在β相变点以下的两相区加热，类似于铁素体＋奥氏体两相不锈钢的固溶处理。
加热到固溶温度后溶入该温度下处于平衡状态的α和β相中的合金元素是不同的，各自的成分也完全不同于合金的平均组成。
工业纯钛的热氧化研究
钛的氧化动力学规律随温度和时间的变化
钛的氧化
• •
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钛氧化的明显特征有两个： 一是，在600~1000℃之间时，随时间延长，容易发生失稳氧化，即容易发生 有抛物线规律向直线规律的转变；
二是，钛的氧化膜往往呈片层状结构，片层与片层间的过渡区域结合弱，甚 至为裂隙。这种片层状结构的形成和钛的高氧溶解性有关。由于发生氧化的 钛中已含高浓度的氧，氧化时反应迅速，膜内应力来不及释放而导致这部分 膜与基体分离。紧接着在发生溶解和氧化，膜就呈片层状结构。 也有可能是钛中先发生氧的溶解，结果导致溶解层中应力高、脆性大，与内 部的钛发生分离。分离后的钛迅速被氧化。这一过程循环进行下去，钛表面 就会出现片层状结构的氧化膜。在钛的合金上，也经常可以观察到氧化膜呈 片层结构的现象。
500℃ 1.66300 1.81811 1.66421 1.9057751 1.78692 1.66412
600℃ 1.70778 1.77919 1.81459 1.76825 2.10320 1.80788 2.07510 1.69885 1.48625 1.96359
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钛的氧化物的基本性质、结构与缺 陷
Ti-O 相图的富钛部分
钛的氧化物
钛的稳定氧化物有
：Ti O、TiO、Ti O 、Ti O 、Ti O
2 2 3 3 5 n
2n-1
TiO2
在接近大气的氧分压下，温度低于1000℃，钛的氧化基本上只生成 TiO2 在更高温度，特别是在降低的氧分压下，可以形成低价钛的氧化物。 本文主要研究钛在1000℃以下的氧化行为，在此着重介绍二氧化钛的性质及结构。 • 二氧化钛俗称钛白，白色固体或粉末状的两性氧化物。化学式 ，分子 TiO2 • 量79.9，熔点1830～1850℃ ，沸点2500～3000℃。二氧化钛有三种同素异构 • 体，即金红石型，锐钛型和板钛型。 • 莫氏硬度：金红石型7~7.5，锐钛型5.5~6，板钛型5.5~6. • 摩尔比热容（200~1000℃，J/mol· K）：金红石型55.2，锐钛型54.2.
钛及钛合金的热处理及耐蚀性表面处理
钛及钛合金的热处理及耐蚀性表面处理1 有关热处理的标准与热处理炉钛及钛合金的热处理条件虽然在JIS或ASTM中都没有标准化，但在美国军用标准（MIL —H81200）中有详细的规定，下表列出了根据该标准整理的纯钛和钛合金的热处理温度、*ELI表示氧、氮等间隙元素特别低的材料在MIL标准中还规定了热处理炉的炉膛温度分布均匀性，要求退火或固溶处理时不超过±14℃，时效处理时不超过±8.3℃，针对这些要求希望采用具有（1）可控硅控制的电源；（2）升温、保温、冷却的程序控制机构；（3）用风扇搅拌炉内空气等功能的电炉。
在使用燃烧炉的时候，必须注意（1）为了防止吸氢，保持微氧化性气氛；（2）被处理材料装入马弗缸内，不要直接接触火焰。
2 退火一般地说，金属的退火是使其内部应变消除、加工组织产生恢复与再结晶的热处理。
钛及钛合金的热处理是为了组织稳定化、稳定制品尺寸、提高可切削性以及改善力学性能而实施的。
α合金的退火是在α相区加热，使平衡状态的α相充分地恢复与再结晶，然后再冷却到室温。
冷却速度引起的组织变化很小，快冷或缓冷均可。
α—β合金的退火是在两项区进行。
β合金则是在高于β相变点的温度下退火处理。
Ti-6Al-4V是采取在两相区加热后空冷进行退火的，以便在常温下得到稳定的β相和α相混合组织。
MIL标准规定的退火工艺为690～871℃下加热并保温，然后空冷。
β合金的退火与固溶处理相同。
3 固溶处理所谓固溶处理，就是使所有合金元素溶入基体相中形成均匀的固溶体后快冷到室温，将高温下的组织状态保持下来，获得过饱和固溶体的热处理操作。
由于过饱和固溶体是不稳定的，若在某一温度下重新加热，溶入的元素或者以化合物形态析出或者形成平衡的稳定相，从而达到稳定的状态。
α—β合金的固溶处理是在β相变点以下的两相区加热，类似于铁素体＋奥氏体两相不锈钢的固溶处理。
加热到固溶温度后溶入该温度下处于平衡状态的α和β相中的合金元素是不同的，各自的成分也完全不同于合金的平均组成。
工业纯钛在各种介质中的耐蚀性
钛的十大性能1 密度小,比强度高金属钛的密度为4.51g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度高于铝合金和高强合金钢。
2 弹性模量低钛的弹性模量在常温时为106.4GMPa,为钢的57%。
3 导热系数小金属钛的导热系数小，是低碳钢的五分之一，铜的二十五分之一。
4 抗拉强度与其屈服强度接近钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。
由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大，使钛成型时的回弹能力大。
5 无磁性、无毒钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒且与人体组织及血液有好的相溶性，所以被医疗界采用。
6 抗阻尼性能强金属钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。
利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。
7 耐热性能好新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。
8 耐低温性能好钛合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。
在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器,贮箱等设备的理想材料。
9 吸气性能钛是一种化学性质非常活泼的金属,在高温下可与许多元素和化合物发生反应。
钛吸气主要指高温下与碳、氢、氮、氧发生反应。
10耐腐蚀性能钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。
但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。
这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。
即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。
这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。
介质温度在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性。
为了提高钛的耐蚀性，研究出氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等表面处理技术，对钛的氧化膜起到了增强保护性作用，获得了所希望的耐腐蚀效果。
纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究
纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998学号：05430205江苏工业学院毕业论文（2009届）题目纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究学生倪静学院材料科学与工程学院专业班级金材052 校内指导教师胡静专业技术职务教授二○○九年六月纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究摘要：钛及钛合金由于其高的比强度、优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性，广泛应用于航空航天、化工、航海、医疗器械、国防领域。
但钛及钛合金在一些介质中较差的耐腐蚀性限制了它的应用。
热氧化处理是一种简单、环保的工艺，可强化钛合金的表面，改善钛在一些介质中的耐腐蚀性能。
本研究选取了TA2为研究对象，将TA2置于箱式电阻炉中进行温度为500℃、600℃、650℃、700℃、750℃和850℃，时间为210min热氧化。
利用光学显微镜（OM）对不同温度热氧化试样表层和截面的组织分析；用扫描电子显微镜（SEM）对不同温度热氧化试样的表层和截面、腐蚀前后进行组织形貌进行分析；利用EDS 分析了微区成分和截面元素分布情况；采用X射线（XRD）对不同温度热氧化试样的表层进行物相分析；利用维氏硬度计对不同温度热氧化试样的表层进行显微硬度分析。
最后研究了TA2经不同温度热氧化后在36-38%的HCl和30%的H2O2中的耐腐蚀性。
研究结果表明，600℃以上热氧化在表面形成了TiO2氧化膜，整个氧化渗层由表层TiO2氧化膜和氧扩散层构成，热氧化温度越高，表面形成的TiO2氧化膜越厚，表面硬度越高。
热氧化后试样表面硬度随温度升高而提高；耐腐蚀性在一定温度范围内，随温度升高而提高，本研究中，210min、700℃生成的氧化膜的耐腐蚀性最好。
关键词：纯钛；热氧化；氧化层；显微硬度；耐腐蚀性The effect of thermal oxidation at different temperature on the microstructure and corrosion-resistance for CP-Ti Abstract: Titanium and its alloys have a wide range of applications in the fields of aerospace，chemical industry，marine，biomedical devices and defense because of their combination of properties in terms of high strength to weight ratio, exceptional resistance to corrosion and excellent biocompatibility.However, the poor tribological properties and undesirable corrosion-resistance in certain mediums of titanium alloys are still a limit for their use in some applications. Thermal oxidation (TO) treatment is an easy and environmental friendly technique that can be used to harden the surface of titanium alloys， and hence improve the poor tribological properties of these materials.TA2 samples were subjected to TO treatment at 500℃、600℃、650℃、700℃、750℃、850℃ for 210min. The effects of different TO temperature on microstructure、hardness、corrosion resistance in 36-38% HCl、30% H2O2 of TA2 were systematically studied. OM， SEM&EDS， XRD etc were employed for the microstructure, morphology and phases analysis; The hardness was measured by Vickerhardness tester. As reference, all the tests above were carried out on untreated TA2 as both counterparts.The results showed that the hardness of TA2 surface increases accompanied by significant improvement in wear resistance. The higher the TO temperature is，the thicker the oxidized film is. The oxidized film consists of titanium dioxide layer and oxygen diffusion zone beneath it. The best corrosion resistance was obtained after 210min700℃TO treatment.Key words: CP-Ti；Thermal oxidation；Oxidation layer；Micro-hardness；Corrosion-resistance目录1绪论钛的基本性质钛的矿物在自然界中分布很广，钛在地壳中的含量约为%，在金属中仅次于铝、铁和镁。
纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究
05
参考文献
参考文献
参考文献1
本文研究了纯钛在不同温度下热氧化 处理后的组织和耐蚀性，以探索最佳 的热氧化处理温度。实验结果表明， 在一定温度范围内，随着温度的升高 ，氧化层厚度增加，但当温度过高时 ，氧化层变得疏松多孔，耐蚀性下降 。
参考文献2
通过对纯钛进行不同温度的热氧化处 理，发现处理温度对氧化层组织和耐 蚀性有显著影响。在一定温度范围内 ，随着温度的升高，氧化层逐渐增厚 ，但当温度超过一定值时，氧化层出 现裂纹和脱落现象，导致耐蚀性下降 。
规律及机制。
采用热氧化炉对纯钛进行不同 温度（300℃、400℃、500℃ 、600℃）的热氧化处理，观察
微观组织变化。
通过浸泡试验、电化学测试等 方法评价热氧化处理后纯钛的
耐蚀性能。
02
实验材料与方法
实验材料
选用纯钛材料作为实验对象，表面无明显缺陷、无裂纹和无杂质。 实验前对纯钛材料进行切割和打磨，使其符合实验要求。
对于热氧化处理的具体机理和动力学过程，还需 要进行更深入的研究和理解，以便更好地控制和 处理热氧化处理的过程和效果。
在实验过程中，虽然已经尽量控制了其他因素的 一致性，但仍然可能存在一些误差和不确定性， 需要进一步研究和探讨。
在未来研究中，可以进一步探讨热氧化处理对纯 钛在各种腐蚀介质中的耐蚀性能的影响，以及在 不同温度下热氧化处理后纯钛的组织和性能变化 规律等方面的研究。
随着热氧化温度的升高，氧化膜的厚度和硬度逐渐增加，但当温度超过一定范围 后，氧化膜的硬度会降低，耐蚀性也会相应下降。
在适宜的温度范围内进行热氧化处理，可以显著提高纯钛的耐蚀性，为其在腐蚀 环境中的应用提供了新的可能性。
研究不足与展望
本文的研究仅针对纯钛在不同温度下的热氧化处 理，未涉及其他合金元素对热氧化处理的影响， 因此无法为不同成分的钛合金提供全面的指导。
热处理工艺对钛合金材料的高温强度和耐腐蚀性的改善
热处理工艺对钛合金材料的高温强度和耐腐蚀性的改善热处理工艺是通过对材料进行加热和冷却等一系列工艺操作，改变材料的组织和性能。
钛合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、船舶和化工等领域具有广泛的应用。
然而，钛合金材料在高温下容易发生蠕变、氧化和腐蚀等问题，这限制了其在高温环境下的使用。
而热处理工艺可以提高钛合金材料的高温强度和耐腐蚀性，使其更加适用于高温环境。
首先，热处理工艺可以改善钛合金材料的高温强度。
钛合金材料在高温下容易发生蠕变现象，导致结构变形和性能下降。
通过热处理工艺，可以提高钛合金材料的晶粒尺寸和晶界稳定性，减少晶界的滑移和增大晶界数量，从而提高其高温强度。
此外，热处理还可以使钛合金材料中的非金属夹杂物溶解，消除杂质对材料性能的影响，进一步提高高温强度。
其次，热处理工艺还可以提高钛合金材料的耐腐蚀性。
钛合金材料在高温环境下容易发生氧化和腐蚀现象，使其性能下降。
热处理工艺可以改变钛合金材料的组织和表面状态，形成致密的氧化膜，阻止氧、水和腐蚀介质的侵蚀，提高耐腐蚀性。
同时，热处理还可以通过改变材料的孔隙结构，增大材料的表面积和电化学活性，提高材料的防腐蚀性能。
此外，热处理工艺对钛合金材料的高温强度和耐腐蚀性的改善还与具体的热处理方式和工艺参数有关。
常用的热处理方法包括固溶处理、时效处理和热变形处理。
固溶处理可以使钛合金材料中的固溶体和析出物达到均匀分布，提高高温强度和耐腐蚀性。
时效处理可以通过在适当的温度和时间下调控析出物的尺寸和分布，进一步提高高温强度和耐腐蚀性。
热变形处理通过加热和变形等工艺操作，改变钛合金材料的晶粒结构和孔隙分布，提高高温强度和耐腐蚀性。
综上所述，热处理工艺对钛合金材料的高温强度和耐腐蚀性具有重要的改善作用。
通过热处理工艺，可以改变钛合金材料的组织和性能，提高其高温强度和耐腐蚀性。
然而，热处理工艺的具体参数和方式需要根据具体的材料和应用环境进行优化设计，以实现最佳的效果。
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纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】学号：05430205江苏工业学院毕业论文（2009届）题目纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究学生倪静学院材料科学与工程学院专业班级金材052校内指导教师胡静专业技术职务教授二○○九年六月纯钛不同温度热氧化处理组织与耐蚀性研究摘要：钛及钛合金由于其高的比强度、优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性，广泛应用于航空航天、化工、航海、医疗器械、国防领域。
但钛及钛合金在一些介质中较差的耐腐蚀性限制了它的应用。
热氧化处理是一种简单、环保的工艺，可强化钛合金的表面，改善钛在一些介质中的耐腐蚀性能。
本研究选取了TA2为研究对象，将TA2置于箱式电阻炉中进行温度为500℃、600℃、650℃、700℃、750℃和850℃，时间为210min热氧化。
利用光学显微镜（OM）对不同温度热氧化试样表层和截面的组织分析；用扫描电子显微镜（SEM）对不同温度热氧化试样的表层和截面、腐蚀前后进行组织形貌进行分析；利用EDS分析了微区成分和截面元素分布情况；采用X射线（XRD）对不同温度热氧化试样的表层进行物相分析；利用维氏硬度计对不同温度热氧化试样的表层进行显微硬度分析。
最后研究了TA2经不同温度热氧化后在36-38%的HCl和30%的H2O2中的耐腐蚀性。
研究结果表明，600℃以上热氧化在表面形成了TiO2氧化膜，整个氧化渗层由表层TiO2氧化膜和氧扩散层构成，热氧化温度越高，表面形成的TiO2氧化膜越厚，表面硬度越高。
热氧化后试样表面硬度随温度升高而提高；耐腐蚀性在一定温度范围内，随温度升高而提高，本研究中，210min、700℃生成的氧化膜的耐腐蚀性最好。
关键词：纯钛；热氧化；氧化层；显微硬度；耐腐蚀性The effect of thermal oxidation at different temperature on the microstructure and corrosion-resistance for CP-TiAbstract: Titanium and its alloys have a wide range of applications inthe fields of aerospace，chemical industry，marine，biomedical devices and defense because of their combination of properties in terms of high strength to weight ratio, exceptional resistance to corrosion and excellent biocompatibility. However, the poor tribological properties and undesirable corrosion-resistance in certain mediums of titanium alloys are still a limit for their use in some applications. Thermal oxidation (TO) treatment is an easy and environmental friendly technique that can be used to harden the surface of titanium alloys， and hence improve the poor tribological properties of these materials.TA2 samples were subjected to TO treatment at 500℃、600℃、650℃、700℃、750℃、850℃ for 210min. The effects of different TO temperature onmicrostructure、hardness、corrosion resistance in 36-38% HCl、30% H2O2ofTA2 were systematically studied. OM， SEM&EDS， XRD etc were employed forthe microstructure, morphology and phases analysis; The hardness was measured by Vickerhardness tester. As reference, all the tests above were carried out on untreated TA2 as both counterparts.The results showed that the hardness of TA2 surface increases accompanied by significant improvement in wear resistance. The higher the TO temperature is，the thicker the oxidized film is. The oxidized film consists of titanium dioxide layer and oxygen diffusion zone beneath it. The best corrosion resistance was obtained after 210min700℃ TO treatment.Key words: CP-Ti；Thermal oxidation；Oxidation layer；Micro-hardness；Corrosion-resistance目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1绪论 (1)1.1钛的基本性质 (1)1.1.1 物理性质 (1)1.1.2 力学性能 (2)1.1.3 化学性能 (2)1.1.3.1 与氧的作用 (3)1.1.3.2 与氮的作用 (3)1.1.3.3 钛的耐腐介质的性能 (3)1.2钛的组织与结构特征 (4)1.3钛合金分类 (4)1.3.1 α﹣钛合金 (4)1.3.2 α+β合金 (5)1.3.3 β﹣钛合金和近β钛合金（lean β type alloy） (5)1.4工业纯钛简介 (5)1.5钛及钛合金的应用 (6)1.6钛及钛合金的缺陷 (7)1.7钛合金氧化处理的研究进展 (7)1.7.1 热氧化处理 (7)1.7.2 微弧氧化 (8)1.7.3 渗氧强化 (8)1.7.4 阳极氧化 (9)1.8课题研究的目的、内容 (9)1.8.1 课题研究的目的 (9)1.8.2 课题研究的内容 (9)2实验过程 (10)2.1试验方案 (10)2.2实验材料 (10)2.3实验方法 (10)2.3.1 制备试样与预处理 (10)2.3.2 TA2样品热氧化和氧化动力学分析 (11)2.3.2.1 TA2样品热氧化 (11)2.3.2.2 氧化动力学分析 (11)2.3.2.3 金属氧化的基础 (11)2.3.2.4 金属的氧化速度的表示方法 (12)2.3.3 金相试样的制备 (12)2.3.4 扫描电子显微镜（SEM）观察、EDS观察 (13)2.3.5 X射线衍射分析 (13)2.4性能测试 (13)2.4.1 显微硬度测量分析 (13)2.4.2 耐腐蚀性能测试 (14)3 结果和讨论 (15)3.1热氧化实验结果与分析 (15)3.2原始样与热氧化试样的金相及扫描电子显微（SEM&EDS）观察 (16)3.2.1 原始样与热氧化试样的金相 (16)3.2.2 热氧化试样截面的SEM分析 (18)3.2.3 热氧化试样截面的EDS分析 (19)3.3X射线衍射分析 (21)3.4显微硬度测试分析 (22)3.5腐蚀性能分析 (23)3.5.1 金属腐蚀速度的表示法 (23)3.5.2 钛在盐酸中的腐蚀 (23)3.5.3 钛在H2O2中的腐蚀 (25)4结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)1绪论1.1 钛的基本性质钛的矿物在自然界中分布很广，钛在地壳中的含量约为0.64%，在金属中仅次于铝、铁和镁。
处于分散状态，主要形成矿物钛铁矿Fe-TiO3、金红石TiO2及钒钛铁矿等，约占地壳重的0.6%，在金属世界里排行第7，含钛的矿物多达70多种，在海水中含量是1μg/L，在海底结核中也含有大量的钛。
含TiO2的钛矿石，见表1-1，金红石结构见图1-1[1]。
表1-1 含TiO2的钛矿石矿石名称化学成分w(TiO2)%晶体形状金红石TiO2100-95正方晶板钛矿石TiO2100-95斜方晶锐钛矿石TiO2100-95正方晶金红石（TiO2）晶体结构如图1-1所示，金属离子处于由TiO6组成的八面体的空隙空洞中，在边和棱角处每个氧原子属于三个近邻八面体所共有氧的配位数3，当它的八面体稍微变形，它们彼此间位置和形状改变，有沟道平行于c轴，它们成为原子或间隙离子已扩散的通道[2]。
晶体结构图1-1 金红石TiO21.1.1 物理性质纯净的钛是银白色金属，具有银灰色光泽。
钛属难熔金属，原子金属序数为22，原子质量为47.90，位于周期表ⅣB族。
钛有两种同素异构体，α-Ti在882℃以下稳定，为密排六方晶格（hcp）结构，是一种银白色的金属[3]；β-Ti在882℃与熔点1678℃之间稳定存在，具有体心立方晶格(bcc)结构。
在882℃发生α←→β转变。
α-Ti的点阵常数（20℃）为a=0.32 82nm，c=0.4683nm，c/a=1.587；β-Ti的点阵常数为a=0.3282nm(20℃)或a=0.3306 nm(900℃)。
钛的密度为4.51g/cm3，相当于钢的57%，属轻金属。
钛的熔点较高，导电性差，热导率和线膨胀系数均较低，钛的热导率只有铁的1/4，是铜的1/7。
钛无磁性，在很强的磁场下也不会磁化，用钛制造人造骨和关节植入人体内不会受雷雨天气的影响。
当温度低于0.49K时，钛呈现超导电性，经合金化后，超导温度可提高到9 -10K[4]。
1.1.2 力学性能具有hcp的晶体其滑移方向一般为<1120>，而滑移面除{0001}之外还与其轴比（c/a）有关，当c/a<1.633时，则{0001}不再是唯一的原子密排面，滑移可发生于{1011}或{1010}等晶面[5]。