2022-KJ(Z)-1-001材料腐蚀集成计算与融合

您所在的位置：首页 - 成果推介 - 科学技术奖

2022-KJ(Z)-1-001材料腐蚀集成计算与融合

日期：2023年01月15日来源：中国腐蚀与防护学会分享：

获奖项目编号：	2022-KJ(Z)-1-001
获奖项目名称：	材料腐蚀集成计算与融合
第一完成单位：	北京科技大学
项目联系人：	董超芳
联系人电话：	13641286025
联系人邮箱：	cfdong@ustb.edu.cn
项目简介：
项目经过十年研究，重点围绕腐蚀集成计算与耐蚀材料研发开展了系列工作，尝试将微区电化学、微纳组织结构表征与计算模拟相结合，以腐蚀反应热力学、缺陷扩散动力学、表面电子结构与耐蚀调控3个科学问题为主线，探索从传统金属腐蚀学延伸到微观腐蚀机理与模拟的途径，寻找由经验指导转变为理性设计与调控的方法。主要发现点如下： (1)构建了金属腐蚀集成计算体系架构，发展以晶界结合能、微观扩散系数和电子结构为传递参数或判据的跨尺度模拟方法，阐明了点缺陷模型的原子尺度动力学机制，选择高强度铝合金、金属铜和不锈钢等材料为研究对象，实现了亚稳态点蚀到断裂失效的建模、计算和模拟。研发多因素耦合微区电化学测试装置，建立了腐蚀介质和应力/电磁场环境耦合作用下材料的微区电化学测试方法，并探索了钝化膜微区电化学数据解析新方法。 (2)开发了腐蚀计算数据的高通量采集与数据库系统。采用第一性原理计算获得了8大类典型金属及其化合物的基本物性数据，实现了腐蚀计算-实验数据的采集、分析与材料基因工程数据库融合。建立含侵蚀性介质吸附能、表面功函等568,014个算例的腐蚀计算数据库，节省了腐蚀数据计算资源和时间，为材料耐蚀设计提供了数据基础。 (3)发展了典型金属材料成分-结构-耐蚀性能关系模型，实现铝合金计算与实验数据融合挖掘和腐蚀预测，建立腐蚀集成计算建模、实验数据采集、机器学习优化、耐蚀性能调控与应用的数据链，研发出系列高效腐蚀评估与防护新技术。遴选出提高铝合金晶界强度、降低应力腐蚀敏感性的合金元素，形成了计算数据驱动下的耐蚀合金理性设计新策略。本项目具有原创性强、难度大等特点，成果在国内外产生了较为重要的影响，已用于耐蚀新材料的设计和研发。2012年至今在《Corrosion Science》、《npj Materials Degradation》等期刊发表 SCI 论文265篇，ESI 高被引论文 5 篇，热点论文1篇，全部论文SCI引用总数5228次，他引总数4537次，H 指数43，授权专利6项、软著2项。成果为雅万高铁列车在设计、选材和防护方案的制订以及国网输变电材料防腐和铝合金导线的研发提供了重要的数据支撑，并实现工程应用。