广一水泵厂丨水泵空蚀一腐蚀交互作用机制

在3.5wt.%NaC1溶液中，TA2和TC4合金试样的失重量较去离子水中有所增加。这表明NaCI溶液对TA2和TC4合金试样的腐蚀作用一定程度上加剧了空蚀破坏程度。图1为TA2和TC4合金在3.5wt.%NaC1溶液中静态和空蚀条件下的极化曲线。由图可以看出，在静态情况下，纯钦TA2试样的自腐蚀电位在一0.75V附近，其极化电流的阳极曲线一0.2一1.2V之间有明显的自钝化过程。水泵空蚀情况下，纯钦TA2试样自腐蚀电位相对于静态的正移了约500mV。从极化电流曲线上看在空蚀情况下，TA2试样从自腐蚀电位直接进入活性溶解过程而没有发生钝化现象。此外，空蚀情况下TA2的腐蚀电流相对于静态的腐蚀电流也大得多。因此，TA2在空蚀情况下的耐蚀性能要比静态下差得多。TC4合金试样在空蚀过程中的自腐蚀电位和TA2试样表现相似，即自腐蚀电位正移，约400mV。同时，TC4试样在空蚀情况下表面也没有自钝化现象的出现；水泵空蚀情况下的腐蚀电流也比静态情况下的要大。综上表明，广一水泵空蚀过程中空泡溃灭所产生的应力冲击波和微射流破坏并阻止了TA2和TC4合金表面的钝化膜的生长，使表面处于活性溶解状态。

在3.Swt.%NaCl溶液中空蚀，Ti和合金不仅要受到空蚀的破坏，还受到溶液的化学腐蚀影响。空泡溃灭所产生的应力波或微射流破坏TA2和TC4合金表面最外层致密的氧化物保护膜，使新鲜的Ti基体暴露在溶液中中。空蚀过程产生的冲击波和微射流起到了搅拌作用，加速了氧的扩散传质，从而增大了极限扩散电流密度，使腐蚀加剧。此外，水泵空蚀产生的破坏使Ti基体发生形变，位错缺陷聚集，局部能量升高形成腐蚀微电池。同时，腐蚀过程中所产生的大量的应力集中点，促进和加速了广一管道泵裂纹的萌生和发展，更加容易使得该处氧化膜再次发生破裂剥离，使基体处于活性腐蚀状态。这些都使腐蚀电流密度增大，加速了水泵腐蚀反应速率。由此可见，腐蚀性流体中的空蚀作用和腐蚀作用的联合破坏比这两种机制

利用公式可以求出因空蚀一腐蚀交互作用引起的质量损失。在本实验中，TA2和TC4材料的哄和哄可以分别利用3.5wt.%NaCl溶液和去离子水中空蚀实验获得；哄则利用TA2和TC4合金试样的腐蚀电流密度求得。最终可以得出TA2和TC4在3.5wt.%NaCl溶液中空蚀8h后失重量的各个分量。TA2和TC4合金试样腐蚀失重量哄分别为0.06和0.03mg，约占总失重量的0.5%和0.3%；而空蚀一腐蚀交互作用引起的失重分量哄分别为1.61和1.42mg，约占总失重量的12.8%和13.5%。这表明空蚀一腐蚀交互作用对TA2和TC4合金试样的空蚀失重有较大的影响。由于TA2和TC4合金表面形成致密的钝化膜，以及钝化膜的快速自我修复能力，使得腐蚀因素对广一水泵试样失重量影响较小。另外，由于实验中超声振动空蚀实验设备引发的空蚀过程为加速破坏，比实际中的空蚀破坏过程要快，掩盖了腐蚀过程，然实际中的腐蚀因素对空蚀过程的影响较实验应该更大。

广一水泵厂对TA2和TC4合金实验在去离子水和3.5wt.%NaCl溶液中空蚀行为进行了研究，并分析主要因素如水泵表面粗糙度、流体介质温度、含沙量对钦合金空蚀性能的影响。同时，通过电化学测试，研究分析TA2和TC4合金在3.5wt.%NaCl溶液中空蚀下的电化学腐蚀性能，分析空蚀一腐蚀交互作用的机制。通过实验研究，得到了以下结论：

1、在去离子水中，TA2和TC4合金都具有较大的质量损失，且TC4合金的抗空蚀性能优于TA2oTC4合金具有细小的晶粒、高的硬度是抗空蚀性能优于纯钦TA2的主要原因。在3.5wt.%NaCl溶液中，TA2和TC4合金的空蚀行为与去离子水中基本相同；但由于空蚀一腐蚀交互作用的影响，TA2和TC4合金在8h后的失重量要比去离子水中要大，水泵抗空蚀性能有所下降。

2、空蚀后表面形貌观察表明，空泡溃灭产生的冲击波和微射流，使晶界处位错塞积导致材料发生塑性变形而凸起。随着应力集中，晶界处萌生裂纹、扩展，导致水泵材料剥落形成微孔。微孔长大、聚集，形成较大的坑洞，最终表面呈海绵状。

3、在去离子水中，不同表面粗糙度TA2和TC4合金试样的空蚀实验表明，随着表面粗糙度的增加，TA2和TC4合金的抗空蚀性能呈下降趋势。粗糙表面具有较多的“气核”，增加空化概率，从而加重了广一水泵空蚀破坏程度。

4、TA2和TC4合金在不同温度去离子水中的空蚀实验表明，随着去离子水温度的升高，TA2和TC4合金抗空蚀性能先呈下降趋势；温度为50℃时，具有最低的抗空蚀系数Re；随后，R随温度有所回升。

5、随着去离子水中含沙量的增加，TA2和TC4合金的抗空蚀系数先下降；当含沙量为0.4wt.%，抗空蚀系数最低；随后，水泵抗空蚀系数有所增加。

6、通过电化学测试对TA2和TC4合金在3.5wt.%NaCl溶液中空蚀一腐蚀交互作用的研究表明，NaCI溶液腐蚀因素引起的空蚀一腐蚀交互作用使TA2和TC4合金失重量分别增加1.61和1.42mg，约占总失重量的12.8%和13.5%。

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