Som djup-havsprospektering och olja och gas utveckling fortsätter att ge sig ut på djupare vatten, titan och titanlegeringar, eftersom kärnmaterialen för kritisk djup-havsutrustning också utsätts för svåra tester i extrema miljöer. Det finns dock ingen systematisk förståelse från den atomära till den makroskopiska skalan för hur statiskt vattentryck i djuphavet påverkar prestandan hos titans ytpassiva film.
Nyligen har Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering vid den kinesiska vetenskapsakademin gjort ett viktigt genombrott för detta problem. Genom beräkningar och tester har forskargruppen för första gången systematiskt avslöjat tillväxten, utvecklingen och felbeteendet hos titans passiva film under statiskt vattentryck.
Forskningen har upptäckt den dubbla reglerande effekten av statiskt vattentryck på titanpassiveringsfilmen: I det inledande skedet av passivering främjar högtrycksmiljön den inåtriktade diffusionen av syreelement, accelererar tillväxten av filmskiktet och förbättrar den initiala skyddsförmågan; under långvarig-högtrycksdrift eller när filmskiktet är skadat och behöver repareras, kommer trycket att inducera lokal kristallisering av den amorfa passiveringsfilmen, vilket bildar en metastabil TiO-kristallfas. De resulterande kristallgränserna blir jongenomträngningskanaler, vilket försvagar filmskiktets själv-reparationsförmåga och leder till en minskning av korrosionsbeständigheten.
Den här forskningen klargjorde kärnmekanismen för den "amorfa-kristallina" strukturella transformationen och prestandaförsämringen av passiveringsfilmen, och identifierade att syrehalt och kristallfasstruktur är nyckelfaktorerna som reglerar korrosionsbeständigheten hos djuphavstitanmaterial. Denna prestation ger teoretiskt stöd för sammansättningsoptimering och ytskyddsdesign av djup-titaniumlegeringar, hjälper till att mer exakt bedöma livslängden för utrustningsmaterial för djup-och främjar den tekniska uppgraderingen av viktiga djuphavsmaterial.