《金屬再鈍化暫態電化學回響規律和再鈍化膜穩定性研究》是依託北京科技大學，由孫冬柏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬再鈍化暫態電化學回響規律和再鈍化膜穩定性研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：孫冬柏
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬再鈍化性能優劣決定了其耐蝕性能的差異，並且與多種腐蝕形式密切相關。但目前國內外對再鈍化過程和再鈍化膜穩定性的研究還存在不足之處。本項目將圍繞金屬再鈍化過程的暫態特性和再鈍化膜的穩定性兩個關鍵問題，針對再鈍化過程在持續時間、回響信號上的多尺度特徵，再鈍化膜穩定性與組織結構、環境之間交叉相關的特點，採用自行設計製造的新型機械去膜裝置、高速高精電化學回響信號原位檢測技術，探索金屬再鈍化演變過程在不同時間尺度上回響信號的變化特徵和相互聯繫，建立再鈍化高速高精電化學回響信號的解析方法；藉助同步輻射光源X射線吸收精細結構譜、光電子能譜等先進的表面分析方法，研究並發現再鈍化膜穩定性與結構、環境之間的構效關係和對應規律。建立再鈍化過程的動力學模型和再鈍化膜穩定性的表征方法及判據。
結題摘要
金屬再鈍化性能優劣決定了其耐蝕性的差異，並且與多種腐蝕形式密切相關，但是目前國內外對再鈍化過程和再鈍化膜穩定性的研究還存在不足。本項目圍繞這兩個關鍵問題，開展了再鈍化過程多尺度電化學回響特徵與規律、再鈍化膜穩定的電化學判據與影響因素和再鈍化膜組織結構特徵與穩定性關係的研究。 第一，利用新型電極擦傷技術研究了9種材料在7種腐蝕介質中的再鈍化暫態電化學信號回響規律，建立了普適動力學模型將暫態過程分為三個階段。對於316L不鏽鋼的再鈍化回響信號，建立了數位化解析模型Itol=Idiss+Ifilm。對於從ms到120 h的再鈍化穩定化過程，建立了衰減模型，並研究了電位和Cl-濃度的影響規律，提出了金屬陽極極化的普適分區新方法。 第二，研究了5種材料、3類腐蝕介質（氯離子濃度、pH、氧化還原性）和3種外場條件（溫度場、力學場、磁場）對的再鈍化膜穩定穩定性的影響規律，建立了2項普適的電化學判據：電流-時間衰減速率Dr減小至10-13 Acm-2s-1時，或者再鈍化膜中間隙金屬離子或氧空位的擴散係數DO減小至10-18 cm2s-1時，認為鈍化膜接近穩態。 第三，採用同步輻射XANES、EXAFS、XPS、AES、原位橢圓偏振光譜技術、EIS、計時電流和阻抗-電位等技術從微觀組織結構入手，研究了時間序列、外在條件（材料、腐蝕介質、外場電位）和內在條件（結合水）對再鈍化膜穩定性的作用規律並建立構效關係。合金元素再鈍化過程中形核速度不同，Cr的形核速度遠大於Fe和Ni；Ti-O的平均配位數的增加引起了金屬Ti鈍化，而Ti-Ti原子間距的微弱畸變引起了鈍化膜的溶解。 本項目開展了對再鈍化過程電化學回響的數位化解析，對腐蝕基礎理論進行了關鍵的補充和完善；穩態電化學判據的構建，為材料腐蝕壽命預測提供了的科學依據；構效關係的建立，拓展了腐蝕理論和耐蝕新材料的研發思路，意義重大；另外，多因素互動外場耦合作用的全面研究，對於複雜多變環境中材料的腐蝕防護具有重要的工程實踐指導意義。
