《含Cl離子溶液中Al2O3膜破壞微觀機理的原子級模擬研究》是依託北京科技大學，由張川暉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含Cl離子溶液中Al2O3膜破壞微觀機理的原子級模擬研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：張川暉
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
含氯離子的環境中，鋁合金表面氧化膜（Al2O3）會被破壞而發生點蝕，進而降低工程材料的服役壽命和使用安全。目前國內外對氧化膜破壞機理的研究主要提出三種機制：離子穿透機制、膜開裂機制、表面吸附機制。由於成膜條件各異，膜的破壞存在隨機性和不均勻性，實驗中很難及時發現並嚴格區分三種破壞機制的本質差異與聯繫。原子級模擬方法可去除實驗中多因素耦合的影響，將研究對象精確到每一個原子，獲得實驗中很難原位測量的溶液/氧化膜/金屬界面和膜內部的性能。基於量子力學的第一性原理（FP）方法具有很高的準確性，基於半經驗的分子動力學（MD）適合模擬納米尺度氧化膜體系。因此本項目擬採用FP和MD等原子級模擬方法，研究Al2O3膜破壞三種機理在納米尺度的過程和三者之間的微觀聯繫，嘗試提出Cl離子存在導致Al2O3膜破壞的充分必要條件；採用電化學測量和原位表征技術驗證模擬結果，有望從原子尺度理解氯離子對氧化膜破壞的影響。
結題摘要
由於含氯離子的環境中，鋁合金表面氧化膜會被破壞而發生點蝕，由於成膜條件各異，膜的破壞存在隨機性和不均勻性，實驗中很難及時發現並嚴格區分三種典型破壞機制的本質差異與聯繫。本項目採用原子級模擬方法彌補實驗中多因素耦合的影響，獲得實驗中很難原位測量的溶液/氧化膜/金屬界面和膜內部的性能，給出三種機理在納米尺度的過程和三者之間的微觀聯繫。提出導致Al2O3膜破壞的充分必要條件是含有強電負性粒子和有缺陷表面公共存在，離子吸附是外部條件之一，膜內部應力不均勻的共同作用是驅動離子向膜內運動的條件，膜開裂需要結合陽極溶解和氫致開裂一起來解釋。本項目的研究將對提高工程材料的服役壽命和使用安全提供幫助。
