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鈦合金、鎳合金、鋁合金以及銅鎳合金材料在海洋應用

合金材料主要包括鈦合金、鎳合金、鋁合金以及銅鎳合金。鈦材料是現在使用的工業用金屬材料中耐腐蝕性能最好的材料之一。深海調查船使用最多的是耐海水腐蝕特性相當好的鈦材料T i-6A l-4V合金。美國的阿魯賓號、法國的諾契魯號等乘務員用的耐壓倉就是由Ti-6Al-4V合金制成的。此外,美國的紐庫利夫號乘務員用的耐壓倉使用的是T i-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo合金,這是美國開發的用于制造海洋用重載高強度構件的材料,其抗拉強度,耐海水腐蝕特性等與Ti-6Al-4V合金大致相同。


鎳合金是海水或海洋環境用緊固件可選用的一種材料,這類合金的強度比銅鎳合金、不銹鋼和鎳基合金高得多,含大約9%~16%鎳的鎳基合金具有非常好的耐海水腐蝕性能。為了獲得好的力學性能,這種合金能夠進行冷加工,用于允許出現腐蝕的場合。

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沉淀硬化鎳基合金是通過添加鋁、鈦、鈮和鈷進行強化的。沉淀硬化鎳基合金是高強度緊固件最適用的一類合金,采用這類鎳基合金,屈服強度可達825~952MPa,還有一種名叫MP35N的合金其性能類似于鈦合金。當不銹鋼和鎳基合金制造的緊固件被置于海水下(部分或全部)時,耐縫隙腐蝕是最重要的特性。縫隙腐蝕隨合金成分、冶金狀態和縫隙的嚴重程度而不同。


海洋的特殊環境對深海材料提出了一些特殊的要求,比如深海材料要具有耐蝕性、水密性、輕質性和防止生物附著性等,而鋁合金的密度小、輕度高、導電導熱性好、耐腐蝕易加工的特性使其很好的符合了這種要求,因而在海洋環境中得到了很好的應用。鋁合金在大氣腐蝕下會形成高附著性水合氧化鋁薄膜,這些不溶于水的牢固的連續鈍化膜可以阻擋腐蝕介質。

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但是鋁合金在海洋環境中的腐蝕除了與自身的因素有關外,還要受到海水環境因素的影響,比如海水中的二氧化碳-碳酸鹽體系等。由于鋁合金材料的優異性能,以及特殊的海洋腐蝕環境,各國都廣泛開展了將鋁合金材料應用于深海的研究,尤其是提高其抗腐蝕性能的研究,使這種材料將在更廣泛的領域內得到應用。 


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