近年来,我国核电工业发展迅速,为了提高燃料利用率,降低永久存贮的不确定性风险,核乏燃料的后处理研究得到越来越多的重视。由于核燃料后处理关键设备长期处于高浓度硝酸环境中,服役环境恶劣。因此,其关键设备用材的研发受到材料工作者的广泛关注。Ti-Ta系耐蚀合金因其具有良好的抗氧化性酸介质的能力,且对辐照不敏感,被广泛应用于核乏燃料后处理领域。为避免核乏燃料后处理关键设备部件中的Ti-Ta合金因加工状态不同导致腐蚀不均匀,造成设备的损坏,有必要对不同加工状态的Ti-Ta合金在沸腾硝酸溶液中的腐蚀行为加以研究。本文选择不同Ta含量的钛钽合金在8mol/L沸腾硝酸溶液中进行腐蚀,研究其腐蚀速率和腐蚀行为。研究了不同组织结构Ti35合金和Ti-32Ta合金腐蚀行为、电化学性能及腐蚀钝化膜的差异,主要结论如下:(1)Ta含量的增加有助于提高钛合金的耐蚀性,Ti-32Ta合金腐蚀速率比Ti35合金降低了一个数量级;不同加工方法导致的残余应力大小对Ti35合金腐蚀速率影响不大;增大Ti35合金的晶粒尺寸可以明显降低其腐蚀速率;焊接加工后的Ti35合金的腐蚀速率低于Ti35合金基体的腐蚀速率。(2)Ti-32Ta合金腐蚀后表面生成了纳米级别的氧化膜,比Ti35合金生成的氧化膜更加致密,成分主要由TiO2、TiO、Ti2O3,Ta2O5和Ta单质组成,与Ti35合金表面氧化膜的成分相同,每种成分在其元素中所占比例也大致相等,氧化膜中Ta含量的增加是Ti-32Ta合金表面氧化膜比Ti35合金表面氧化膜更加耐蚀的主要原因。(3)Ta元素可以有效提高钛合金的电化学性能。添加6%的Ta元素的Ti35合金的腐蚀电流密度降低,电荷转移电阻升高;添加32%的Ta元素的Ti-32Ta合金的自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,电荷转移电阻升高。(4)Ti35合金经腐蚀后生成的氧化膜,其表面的自腐蚀电位低于Ti35合金基体,腐蚀电流密度也低于基体,电荷转移电阻提高了一倍,氧化膜表面完整、致密、无缺陷,腐蚀过程中为均匀腐蚀,没有发生点蚀,氧化膜的腐蚀速率小于基体的腐蚀速率。(5)Ti35合金棒材经退火处理后,其腐蚀电流密度降低,点蚀电位升高,电荷转移电阻升高,电化学性能优于未经退火的Ti35棒材;Ti35合金板材经过焊接后,腐蚀电流密度降低,电荷转移电阻升高,电化学性能优于基体。