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深海極端服役環境對裝備結構材料耐蝕性要求頗高。鈦及鈦合金憑借優異的耐蝕性，成為深海探測、油氣開發等裝備的關鍵結構材料。現有研究聚焦鈦表面鈍化膜結構損傷引發的宏觀性能退化，但對靜水壓力環境下鈍化膜從原子尺度到宏觀尺度的演化規律缺乏認識，微觀機制與宏觀規律之間的關聯尚未建立，制約深海鈦合金精準設計與防護優化。近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所團隊，采用相圖熱力學計算預測、電化學測試與原子級高分辨表征相結合的研究思路，探究了深海靜水壓力作用下鈦鈍化膜的生長、演變與失效行為。團隊通過構建不同靜水壓力下鈦—水體系的電化學平衡相圖，從熱力學層面預判鈍化膜穩定區間會隨壓力升高逐步縮小。團隊采用電化學實驗驗證該預測結果并依托原子級高分辨顯微表征，揭示靜水壓力與鈦鈍化膜結構及性能演化的內在關聯。研究闡明了靜水壓力對鈦鈍化膜演化的雙重調控效應。在鈍化初期，高壓環境會促進氧元素向鈍化膜內部擴散，加速膜層生長并提升鈍化膜穩定性，增強鈍化膜的初期防護能力；在長期高壓服役或膜層破損修復階段，高壓會誘導原本非晶態的鈍化膜發生局部晶化，形成亞穩TiO晶相，產生的晶界形成離子滲透通道，削弱鈍化膜的自修復能力，導致膜層阻隔性能降低。該研究厘清了鈍化膜“非晶—晶態”結構轉變與耐蝕性能衰減的核心機制，明確了鈍化膜中氧含量、晶相結構是調控深海鈦材耐蝕性的關鍵因素。研究揭示了深海極端壓力下鈦鈍化膜的失效本質，為深海鈦合金的成分優化、表面防護策略設計提供了理論支撐，有助于準確評估深海裝備材料在極端環境下的服役穩定性與使用壽命，推動深海開發用關鍵材料的技術升級。相關研究成果發表在Journal of Materials Science & Technology上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項等的支持。論文鏈接研究揭示靜水壓力作用下鈦表面鈍化膜結構性能演化雙重機制