Como la exploración-de aguas profundas y el petróleo y el gasA medida que el desarrollo continúa adentrándose en aguas más profundas, el titanio y las aleaciones de titanio, como materiales centrales para equipos críticos de aguas profundas-, también se enfrentan a pruebas severas en entornos extremos. Sin embargo, no existe una comprensión sistemática, desde la escala atómica hasta la macroscópica, de cómo la presión estática del agua en las profundidades del mar afecta el rendimiento de la película pasiva superficial del titanio.
Recientemente, el Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo de la Academia de Ciencias de China ha logrado un avance importante para este problema. Mediante cálculos y pruebas, el equipo de investigación ha revelado sistemáticamente por primera vez el comportamiento de crecimiento, evolución y fallo de la película pasiva de titanio bajo presión de agua estática.
La investigación ha descubierto el doble efecto regulador de la presión estática del agua sobre la película de pasivación de titanio: en la etapa inicial de pasivación, el ambiente de alta-presión promueve la difusión interna de elementos de oxígeno, acelerando el crecimiento de la capa de la película y mejorando la capacidad protectora inicial; sin embargo, durante un servicio de alta presión -a largo plazo-o cuando la capa de película está dañada y necesita reparación, la presión inducirá la cristalización local de la película de pasivación amorfa, formando una fase cristalina de TiO metaestable. Los límites cristalinos resultantes se convierten en canales de permeación de iones, lo que debilita la capacidad de autorreparación de la capa de película y conduce a una disminución de la resistencia a la corrosión.
Esta investigación aclaró el mecanismo central de la transformación estructural "amorfa-cristalina" y la degradación del rendimiento de la película de pasivación, e identificó que el contenido de oxígeno y la estructura de la fase cristalina son los factores clave que regulan la resistencia a la corrosión de los materiales de titanio de aguas profundas-. Este logro proporciona respaldo teórico para la optimización de la composición y el diseño de protección de superficies de aleaciones de titanio de aguas profundas-, ayuda a evaluar con mayor precisión la vida útil de los materiales de equipos de aguas profundas-y promueve la mejora tecnológica de materiales clave de aguas profundas-.