Анализ многочисленных экспериментальных данных кинетики окисления титана и его сплавов в широком диапазоне температур и остаточных давлений кислорода показывает, что [126]:

1.При окислении титана образуется только рутил ТЮ2, окислы ТЮ и "П203 наблюдаются в [незначительном количестве.

2.Окисление при незначительных разрежениях не зависит от величины давления кислорода при температурах порядка 700— 800° С; при температурах в диапазоне 900—1000"С зависимость скорости окисления от давления носит нерегулярный характер.

3.При очень высоких температурах и малых давлениях (10~3 мм рт. ст.) существующий на поверхности металла окисный слой может исчезнуть в результате растворения кислорода в металлическом титане.

4.По мере насыщения внешних слоев металла кислородом дальнейший рост окалины происходит по обычному механизму, предложенному Вагнером для высоких температур; диффузия ионов кислорода через окисный слой обусловливает параболический закон окисления при температурах 600—850° С. При дальнейшем повышении температуры окисный слой растрескивается, окисление ускоряется и подчиняется линейному закону.

5.Растворяющийся в титане кислород стабилизирует а-фазу при температурах, намного превышающих обычную температуру а — В-превращения (882° С); поэтому при температурах существования В-фазы приповерхностный слой может быть представлен а-фазой.

6.Структура металлической основы сплавов (а, а 4- В или В) не оказывает заметного влияния на окисление, поскольку в любом случае подокалинный слой сплава (из-за насыщения кислородом) состоит из а-фазы.

Исследование кинетики взаимодействия сплава ВТ 15 в вакууме при высоких температурах проводили на крутильных кварцевых микровесах, конструкция которых описана в работе [1271. Чувствительность микровесов 2,1-Ю-7 г/дел. шкалы отсчетного микроскопа, коэффициент давления ~10-8 г/мм рт. ст., температурный коэффициент ~10~8 г/°С, точность поддержания температуры ±0,5° С. Использовали образцы размерами 15x20x0,2 мм в состоянии поставки. При площади образца 6 см2 и коэффициенте шероховатости (учитывающем отношение истинной площади к геометрической) равном двум [128], чувствительность микровесов 2,1-Ю-7 г позволяет фиксировать образование пленки с расчетной толщиной менее периода решетки окисла титана (для рутила ТЮ2 а = 4,58 А, с = 2,95 А [129]). Исследования проводили при температурах и разрежениях, обычно используемых в технологии сварки титана и сплавов на его основе давлением с подогревом.

Результаты экспериментальных исследований представлены на рис. 40. Эти исследования показывают, что на кинетику взаимодействия сплава ВТ 15 с кислородом существенное влияние оказывает остаточное давление газов.