钛合金在航空航天和海洋工程等领域具有广阔的应用前景，因其高比强度和优良的耐腐蚀性而备受关注。然而，在含氯离子的海水等腐蚀性环境中，钛合金易发生局部腐蚀，如点蚀和应力腐蚀开裂，这限制了其长期使用的可靠性和经济性。现有商用钛合金（如TC4、NiTi）在氯化物环境中表现出较高的点蚀敏感性和电化学不稳定性，尤其是在高应力与腐蚀共同作用的深海环境中，材料易发生微裂纹萌生和扩展，导致灾难性失效。因此，开发一种兼具优异电化学稳定性和机械可靠性的轻质钛合金，对于降低维护成本、延长服役寿命具有重要意义。
图1 TiV基合金的微观结构特征
香港城市大学杨涛教授团队报道了一种轻质钛基合金（成分为Ti₈₂.₉V₁₂.₅Al₃.₅Fe₀.₈Hf₁B₀.₀₁ at.%），通过常规铸造和热机械加工工艺，实现了在海水环境中的卓越电化学和机械稳定性。该合金在3.5 wt.% NaCl溶液中表现出独特的钝化行为：在钝化区，钝化膜缓慢生长至数十纳米；而在极端阳极电位下，转入第二钝化区，钝化层快速堆积至约600纳米，形成致密保护屏障。合金的点蚀电位高达10 VSCE以上，未见局部腐蚀发生。
同时，在应力腐蚀实验中，钝化膜的快速修复有效抑制了微裂纹扩展，使合金在保持高强度的同时仅损失少量塑性。这种对海水腐蚀的近乎免疫特性，使其成为海洋应用中长期节能和可持续性的理想候选材料。
图2 TiV基合金在3.5 wt.% NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为
该项研究成功开发出一种在腐蚀性盐溶液中具有卓越耐腐蚀性和损伤容限的轻质钛合金。该合金表现出前所未有的点蚀抗性，并在极端电位下钝化膜的演变行为提供了对合金钝化机理的新理解。通过建立成分-微观结构-性能之间的关系，揭示了其优异电化学稳定性的根源：在不同钝化区均能实现 resilient 钝化，钝化膜致密且氢氧根浓度低。此外，优异的机械可靠性归因于钝化膜的快速修复能力和对局部腐蚀的抑制，从而有效阻止裂纹形核。这种电化学与机械稳定性的协同作用，极大拓展了钛合金在海洋环境中的应用前景。
Zhang, J., Zhang, J., Xiao, W. et al. Achieving electrochemical and mechanical stability in a lightweight titanium alloy. Nat Commun 16, 9940 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64875-0
12.29-12.31双旦特惠！🔥同步辐数据分析5折狂欢，生化环材人专享💰800/元素起（原价1600/元素起），限时3天特惠，错过无！
✅源文件真实可溯源，✅深度解读报告达投稿级别，💬免费答疑审稿人 + 补充解析，⚡最快2天极速出完整报告，全程护航文章发表，速冲～
👉 点击阅读原文，立即下单！💖