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摘 要

钛合金TC4因其价格高昂限制了其广泛的应用，通过前期研究发现通过添加微量廉价的Fe铁元素可以降低相变点温度，降低其热加工初始温度，能有效地降低TC4钛合金的原料成本以及后期加工工艺中的过程成本，进一步增强钛合金的优势。

钛合金中加入具有不同腐蚀电位的Fe元素，会使电化学腐蚀以不同的形式发生，而其腐蚀行为对钛合金服役性能有直接的影响。本文以TC4-xFe合金（x=0.18，0.35，0.55wt.%）为研究对象，通过自然浸泡实验，电化学阻抗测试和动电位扫描这三种电化学研究方法，分别研究了不同Fe含量对TC4合金的电化学腐蚀行为的影响。结果表明，在TC4合金中添加合金元素Fe可以改善TC4合金的耐腐蚀性能，随着Fe含量的增加，TC4合金的耐蚀性提高，当Fe含量为0.35 wt.%时耐蚀性能最好，而当Fe含量增加到0.55 wt.%时，耐蚀性反而会降低。

关键词：TC4合金 铁含量 电化学行为

Electrochemical behavior of TC4 alloys with different Fe contents

Abstract

TC4 titanium alloy because of its high cost limits its extensive application, through previous studies have found that by adding trace element Fe can reduce the phase transition temperature, lower the initial temperature of heat treatment, effectively reduce raw material cost of TC4 titanium alloy as well as the process cost in post processing technology, further enhance the advantages of titanium alloy.

Titanium alloy added with different corrosion potential of Fe element, can make the electrochemical corrosion to occur in different forms, and the corrosion behavior of titanium alloy has direct influence to the service performance. Based on TC4-xFe (x=0.18, 0.35, 0.55 wt.%) alloys as the research object, through natural immersion test and electrochemical impedance test and electric potential test, respectively to study the different Fe content on the electrochemical corrosion behavior of TC4 alloy. Results showed that the adding alloy element Fe can improve the corrosion resistance properties of TC4 alloy, along with the increase of the content of Fe, TC4 alloy corrosion resistance increase, when the Fe content is 0.35 wt.%, the corrosion resistant performance is best, and when the Fe content increases to 0.55 wt.%, the corrosion resistance will be reduced.

Key Words: TC4 alloy; Content of Fe; Electrochemical behavior

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 TC4钛合金的概述 1

1.2.1TC4的微观组织 1

1.2.2TC4的热处理制度 1

1.3 TC4钛合金的电化学行为研究 2

1.4电化学研究方法 3

1.4.1开路电位测试（OCP） 3

1.4.2电化学阻抗测试（EIS） 3

1.4.3动电位扫描 3

1.5 Fe元素的添加对TC4钛合金的作用及影响 3

1.6研究问题及解决关键 4

第二章 实验内容和方法 6

2.1研究路线 6

2.2实验原材料、仪器及药品 6

2.3试验方法 8

2.3.1试样制备 8

2.3.2热处理 8

2.3.3金相观测 9

2.3.4电化学实验前期准备 9

2.3.5测定热处理后样品的OCP 9

2.3.6 EIS及极化曲线 10

2.4分析方法 10

第三章 实验结果与讨论 11

3.1 Fe含量对TC4-xFe合金组织的影响 11

3.2 Fe含量对TC4-xFe合金电化学性能的影响 12

3.2.1Fe含量对TC4-xFe合金的开路电位（OCP）的影响 12

3.2.2 Fe含量对TC4-xFe合金的EIS影响 14

3.2.3Fe含量对TC4-xFe合金的极化曲线影响 16

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 绪论

1.1引言

钛合金由于其优异的综合性能在世界范围内应用广泛[^[1]]^-][^[2]][^[3]][^[4]]^[5]]，大量应用于航天航空，石油化工等工业生产中，是一种重要的结构金属。同时，由于具有优秀的生物相容性，钛合金也被广泛地应用于生物医学材料[^[6]]中，是一种现代金属。其中TC4钛合金（即Ti-6Al-4V），自1954年在美国被成功研制出以来，在钛合金中应用最为广泛。在我国目前的发展背景下，伴随着我国居于世界首位的钛矿储量，钛及钛合金的研究已经从航天航空和军工领域逐渐发展进入民用领域。而目前工业运用钛及钛合金还存在很多技术问题以及产能过剩的不利局面，从发展长远看，对钛合金的研究势在必行。

1.2 TC4钛合金的概述

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