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【综合】我国科学家揭示深海高压下钛钝化膜演化双重机制
时间：2026-04-17 15:35 | 说化有益
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据中国科学院消息，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究团队，在深海环境钛钝化膜压力响应机制研究方面取得重要进展。该研究揭示了静水压力对钛表面钝化膜生长与失效行为的双重调控效应，为深海装备用钛合金的精准设计与防护优化提供了关键理论依据。
研究团队采用相图热力学计算、电化学测试与原子级高分辨表征相结合的方法，系统探究了深海静水压力作用下钛钝化膜的行为。团队首先构建了不同压力下钛—水体系的电化学平衡相图，从热力学层面预测钝化膜稳定区间会随压力升高而缩小，并通过实验验证了该预测。
研究阐明了静水压力对钛钝化膜演化的双重调控效应：
1. 在钝化初期，高压环境会促进氧元素向钝化膜内部扩散，加速膜层生长并提升其稳定性，从而增强钝化膜的初期防护能力。
2. 在长期高压服役或膜层破损修复阶段，高压会诱导原本非晶态的钝化膜发生局部晶化，形成亚稳的TiO晶相。产生的晶界成为离子渗透通道，削弱钝化膜的自修复能力，导致其阻隔性能下降。
该研究厘清了钝化膜“非晶—晶态”结构转变与耐蚀性能衰减的核心机制，明确了钝化膜中氧含量与晶相结构是调控深海钛材耐蚀性的关键因素。这一发现揭示了深海极端压力下钛钝化膜的失效本质，有助于准确评估深海装备材料在极端环境下的服役稳定性与使用寿命，推动相关关键材料的技术升级。
相关研究成果已发表在《Journal of Materials Science & Technology》上。研究工作得到了国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项等的支持。
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