应力腐蚀与腐蚀产物膜力学行为的相关性研究

金属在应力腐蚀过程中会形成腐蚀产物膜，腐蚀产物膜在SCC过程中起重要的作用。近年来的研究表明腐蚀产物膜应力、膜破裂，以及金属裂尖位错发射等是影响阳极溶解型SCC的三个主要因素。SCC过程中腐蚀膜的形成伴随着膜致应力的产生和升高，膜致应力一方面会促进位错的发射，另一方面也会导致膜的破裂。同时，由于惯性效应，膜的破裂也会导致金属裂尖的局部塑性变形。因此，膜致应力、膜破裂和裂尖发射位错之间存在着某种必然联系，都会影响SCC过程。本项目将通过研究膜致应力、膜破裂和金属裂尖位错发射等在SCC中的作用，以及对SCC的定量贡献，建立三者之间的内在关系，发展考虑多种因素的黄铜SCC机理。

本项目围绕腐蚀膜应力、腐蚀膜的生长速率和破裂频率与SCC敏感性的相关性开展研究。共发表SCI论文8篇，其中包括corrosion Sci. 5篇，Mater. Sci. and Eng. A 2篇。获得主要研究成果如下：1) 发展了一种利用拉伸实验的方法测量腐蚀产物膜的残余应力。通过有限元模拟检验了该实验方法的有效性和精度，并利用此方法测量了黄铜在Mattsson溶液中形成的腐蚀产物膜的残余应力, 发表在Corrosion Science 68 (2013) 128–133; 2)提出了膜破裂导致黄铜应力腐蚀的机理。实验系统研究了黄铜在Mattsson溶液中SCC敏感性与材料与应变的关系，发现SCC敏感性随腐蚀膜的生长速率、膜致应力和破裂频率的增加而增加，由此提出了腐蚀膜破裂导致SCC的机理; 发表在Corrosion Science 69 (2013) 302–310; 3) 在上述研究基础上提出了抑制腐蚀膜的生长速率、降低腐蚀膜应力可以有效地抑制SCC腐蚀的发生的SCC缓释机理。通过实验证明在NH3溶液中添加Na2HPO4可以有效地降低了黄铜腐蚀产物膜的应力和生长速率，从而降低了黄铜的SCC敏感性; 发表在Corrosion Science 60 (2012) 69–75; 4) 提出了一种甄别氢致开裂型还是阳极溶解型SCC的试验方法，并用此方法研究了氢在310不锈钢SCC中的作用。研究成果发表在Corrosion Science 60 (2012) 275–279; 5) 系统研究了A537海洋结构钢在模拟海水中的SCC规律，建立了海洋环境SCC与外加电位、干湿比以及腐蚀膜应力的定量关系; 发表在Corrosion Science 65 (2012) 278–287; 6)研究了金属材料拉伸性能与板状或棒状拉伸试样尺寸的关系，利用有限元分析了材料缩颈的尺寸效应, 发表在Mater. Sci. and Eng. 532 A (2013)