残余应力促进不锈钢点蚀的微观机制研究

本项目以金属材料的"力学-化学"交互作用为着眼点，深入研究残余应力作用下不锈钢点蚀发生与发展的微观机制，为阐明残余应力促进不锈钢点蚀的机理，提供新的有说服力的理论与实验依据。.利用扫描电化学显微镜（SECM）原位、局部电化学测量、高空间分辨率的特点，以及兼具表面形貌和化学灵敏性表征功能的技术优势，以存在残余应力（即第I类内应力）的不同类型不锈钢试样为研究对象，通过"基体产生-探针接收"工作模式获得探针电流的三维图像，在微观水平上研究点蚀发生与发展过程中的表面微区电化学活性，及其相关的电化学反应和产物浓度分布，建立表面电化学不均匀性与残余应力诱发的材料微结构不均匀性之间的联系。采用电化学测量确定点蚀特征电化学参数，并对点蚀形貌、成分辅以SEM、XPS表征。将X射线衍射技术测定的材料表面局部区域残余应力的大小及分布图谱与代表不锈钢点蚀形态的SECM图像相互印证，辨析二者之间的"构-效"关系。

金属材料、设备及构件在实际应用中由于腐蚀破坏将会造成巨大的经济损失。需要通过涉及材料、化学、物理以及力学科学等领域的交叉学科探索，以深入理解腐蚀机理。. 本项目通过宏观电化学方法（如动电位极化测量及电化学阻抗谱等）与局部、微观电化学技术（如扫描电化学显微镜、扫描振动电极以及局部电化学阻抗谱等）相结合，深入研究了酸性氯化物溶液中不锈钢及碳钢的局部腐蚀行为及特征。研究表明，以实时/原位、微区/局部电化学测量为基础的金属局部腐蚀实验研究方法，可以测量、表征与不锈钢点蚀过程有关的金属局部表面电化学反应及其相关的产物组成及浓度分布等。将传统电化学测试方法、局部电化学测试技术以及材料表面残余应力测试相结合，探讨了不锈钢及碳钢的腐蚀电化学特性，以及残余应力对金属腐蚀敏感性的作用机制及影响规律。通过SECM以及SVET探针检测Faraday电流与应力集中区域的对应关系，将局部电化学探针扫描获取的电化学活性图像与金属/溶液界面发生的微区电化学反应建立联系，分析、表征了腐蚀反应所产生的电活性物种浓度大小、分布。. 总之，本项目研究着眼于材料的力学–化学交互作用，旨在探讨金属表面残余应力导致的材料结构局部不均匀性及其促进局部腐蚀的微观作用机制。研究成果对于在实时、原位、微观层次上深入探究金属局部腐蚀机理、动力学及其相关的力学、化学及冶金等因素的协同作用，具有积极的指导意义和参考价值。