Введение
1 Повышение коррозионной стойкости титановых сплавов 16
1.1 Титан и сплавы на его основе 16
1.2 Классификация титановых сплавов 18
1.2.1 Классификация по легирующим элементам 18
1.2.2 Классификация титановых сплавов, легированных коррозионностойкими элементами, по структуре в закаленном состоянии 19
1.3 Коррозионная стойкость титановых сплавов 22
1.4 Сопоставление коррозионной стойкости титана в агрессивных средах с другими металлами и сплавами 28
1.5 Повышение коррозионной стойкости титановых сплавов в агрессивных средах при введении ингибиторов 32
1.6 Электрохимические методы защиты титана от коррозии 35
1.7 Объемное легирование титана коррозионностойкими элементами 37
1.7.1 Катодное легирование 37
1.7.2 Элементы, повышающие анодную пассивируемость 40
1.7.3 Многокомпонентные титановые сплавы с высоким уровнем коррозионной стойкости 44
1.8 Поверхностное легирование, обработка и нанесение коррозионностойких покрытий 46
1.8.1 Лазерная наплавка 48
1.8.2 Плазменное напыление 51
1.8.3 Электронно-лучевая наплавка в вакууме 54
1.8.4 Вневакуумная электронно-лучевая наплавка 56
1.9 Выводы 59
2 Материалы и методы исследования 63
2.1 Использовавшиеся материалы 63
2.2 Оборудование и методика вневакуумной электронно-лучевой наплавки 66
2.3 Манипулятор для наплавки 67
2.4 Порядок выбора режимов наплавки 71
2.4.1 Выбор составов наплавочной смеси 71
2.4.2 Выбор параметров режима наплавки 72
2.4.3 Поиск режимов многослойной наплавки 73
2.5 Исследование полученных материалов 75
2.5.1 Методы исследования структуры сформированных материалов 75
2.5.2 Анализ содержания кислорода и азота в наплавленных слоях 79
2.5.3 Исследование механических свойств поверхностных слоев 79
2.6 Испытания на коррозионную стойкость 84
3 Строение слоев, полученных электронно-лучевой наплавкой порошков тантала и циркония на поверхность технически чистого титана ВТ1-0 88
3.1 Химический состав поверхностно легированных танталом и цирконием слоев 88
3.2 Рентгенофазовый анализ Tia-Zr слоев 95
3.2.1 Рентгенофазовый анализ однослойных материалов 95
3.2.2 Рентгенофазовый анализ двухслойного материала 98
3.3 Структурные исследования слоев, сформированных наплавкой Ta-Zr порошковой смеси 100
3.3.1 Однослойная наплавка тантала и циркония на титан ВТ1-0 100
3.3.2 Двухслойная наплавка тантала и циркония на титан ВТ1-0 107
3.4 Исследование тонкого строения наплавленных слоев методом электронной просвечивающей микроскопии 114
3.5 Выводы 119
4 Механические свойства поверхностно легированных танталом и цирконием слоев 122
4.1 Микротвердость сформированных материалов 122
4.2 Испытания материалов на ударный изгиб 129
4.3 Испытания поверхностно легированных слоев на статическое растяжение 137
4.4 Оценка прочности соединения наплавленных слоев с основным металлом 140
4.5 Износостойкость материалов в условиях трения о нежестко закрепленные частицы абразива 143
4.6 Выводы 145
5 Коррозионная стойкость поверхностно легированных слоев, сформированных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки тантала и циркония 148
5.1 Оценка коррозионной стойкости материалов в кипящей концентрированной азотной кислоте 148
5.2 Оценка коррозионной стойкости материалов в кипящих растворах соляной кислоты 159
5.3 Оценка коррозионной стойкости материалов в кипящих растворах серной кислоты 174
5.4 Коррозионная стойкость защитных Tia-Zr слоев, сформированных на основе из конструкционного титанового сплава ВТ14 188
5.5 Выводы 190
6 Апробация результатов экспериментальных исследований 193
6.1 Рекомендации по оптимизации режимов электронно-лучевой наплавки порошков тантала и циркония на поверхность пластин из титана ВТ1-0 194
6.2 Рекомендации по проведению коррозионных испытаний в кипящих растворах азотной, серной и соляной кислот 196
6.3 Использование полученных результатов в учебном процессе 198
6.4 Опытный макет реактора 201
6.5 Выводы 201
Заключение 203
Список литературы 208
Приложение А. Акт использования результатов диссертационной работы в ООО «ИЯФ – передовые пучковые технологии» 228
Приложение Б. Патент на изобретение «Способ изготовления корпуса аппарата для химических производств, стойкого к воздействию концентрированных кислот, из титановых листов с внутренним антикоррозионным покрытием» 231
Приложение В. Акт использования результатов диссертационной работы в учебном процессе 234
