高强铝合金在污染大气环境中腐蚀萌生过程的微观作用机制

Exfoliation and stress corrosion cracking are one of the corrosion degradation of high strength aluminum alloys during service life, it is very necessary to clarify the mechanism during corrosion initiation, which is very helpful to corrosion inhibitor. In this project, the impact of some pollutional ions in the atmosphere on the corrosion initiation of high strength aluminum alloys are investigated using electrochemical detection, image analysis etc. The impact of temperature, humidity, and pollutional ions on the corrosion kinetics is investigated, to clarify the material defect, inclusiuons, and grain boundary on corrosion initiation. The impact of environmental factors and their interaction on the corrosion product and electron transfer process are clarified. We want to develop the in-field corrosion detection methods based on image analysis and electrochemical detection, to evaluate the corrosion degradation degree. This work can provide scientific basis for the corrosion mechanism during service life, and also provide some basis for adopting corrosion inhibitor methods and designing new high strength aluminum alloys.

高强铝合金在服役过程中出现剥蚀和应力腐蚀等腐蚀失效是影响服役安全的重要因素，搞清腐蚀萌生过程的微观作用机制对抑制或减缓腐蚀有重要意义。本项目拟采用实验室和现场试验相结合，电化学检测和图像识别方法相结合的方法，深入研究典型大气污染离子对高强铝合金腐蚀萌生发展的影响作用。阐明温度、相对湿度、主要污染离子及其浓度对高强铝合金腐蚀萌生发展的动力学规律的影响，揭示材料缺陷、夹杂物和晶界等在腐蚀萌生过程中的作用；阐明多因素环境因子及其交互作用对锈层生成及对电荷转移过程的影响作用。建立适用于现场腐蚀监检测的图像识别技术和电化学检测技术，对铝合金构件的腐蚀过程进行定量或半定量评价。通过本课题的研究可为深入研究铝合金服役过程的腐蚀机理奠定科学基础，同时也为采取有效的腐蚀防护措施及设计新型高强铝合金材料提供科学依据。

高强铝合金在服役过程中出现剥蚀和应力腐蚀等腐蚀失效是影响服役安全的重要因素，搞清腐蚀萌生过程的微观作用机制对抑制或减缓腐蚀有重要意义。本项目采用电化学噪声(EN)方法研究了铝合金在海洋大气环境的腐蚀电化学行为，提出了基于Thevenin/Norton电化学等效电路模型和混沌相空间重构的腐蚀速度和局部腐蚀程度的EN数据分析方法。将EN特征参数与微纳米尺度的腐蚀形貌演化联系起来，阐明表面结构/晶体取向与局部腐蚀动力学的构效关系。发展了多种空间分辨局部腐蚀评价的新方法，首次提出基于模糊图像识别和声扫瞄图像识别等多种图像识别算法，取得了较为满意的结果。利用腐蚀图像的横向和纵向模糊K-S熵值大小可定性判断二维尺度的腐蚀发展速度和腐蚀形态。采用声扫描显微镜对锈层覆盖下的局部腐蚀轮廓进行逐层扫描成像后进行图像二值化处理，可得到局部腐蚀深度、形状、面积等重要定量指标，并研究了力学化学耦合作用下金属材料局部腐蚀三维轮廓特征的演化规律。相关研究为深入理解金属局部腐蚀发展过程提供了新方法。通过本课题的研究为深入研究铝合金服役过程的腐蚀机理奠定科学基础，同时也为采取有效的腐蚀防护措施及设计新型高强铝合金材料提供科学依据。本项目已在Corrosion Science, Journal of the Electrochemical Society, Journal of Materials Science & Technology等SCI期刊上发表研究论文20篇(含特邀综述3篇)，EI论文6篇培养硕士研究生3名。