Como a exploração-em alto mar, petróleo e gásEmbora o desenvolvimento continue a se aventurar em águas mais profundas, o titânio e as ligas de titânio, como materiais essenciais para equipamentos críticos-de águas profundas, também enfrentam testes severos em ambientes extremos. No entanto, não há compreensão sistemática, desde a escala atômica até a macroscópica, de como a pressão estática da água no mar profundo afeta o desempenho do filme passivo superficial do titânio.
Recentemente, o Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo da Academia Chinesa de Ciências fez um avanço importante para este problema. Por meio de cálculos e testes, a equipe de pesquisa revelou sistematicamente pela primeira vez o crescimento, a evolução e o comportamento de falha do filme passivo de titânio sob pressão estática da água.
A pesquisa descobriu o duplo efeito regulatório da pressão estática da água no filme de passivação de titânio: no estágio inicial da passivação, o ambiente de alta-pressão promove a difusão interna de elementos de oxigênio, acelerando o crescimento da camada do filme e melhorando a capacidade protetora inicial; entretanto, durante serviço de-alta{2}}pressão de longo prazo ou quando a camada do filme estiver danificada e precisar de reparo, a pressão induzirá a cristalização local do filme de passivação amorfo, formando uma fase cristalina de TiO metaestável. Os limites cristalinos resultantes tornam-se canais de permeação iônica, enfraquecendo a capacidade de auto{4}reparo da camada de filme e levando a um declínio na resistência à corrosão.
Esta pesquisa esclareceu o mecanismo central da transformação estrutural "amorfa-cristalina" e da degradação do desempenho do filme de passivação, e identificou que o conteúdo de oxigênio e a estrutura da fase cristalina são os principais fatores que regulam a resistência à corrosão de materiais de titânio-de águas profundas. Essa conquista fornece suporte teórico para a otimização da composição e o projeto de proteção de superfície de ligas de titânio-de águas profundas, ajuda a avaliar com mais precisão a vida útil de materiais de equipamentos-de águas profundas e promove a atualização tecnológica dos principais materiais-de águas profundas.