获奖项目名称：

典型大气环境中耐候钢腐蚀行为与锈层演化机制研究

第一完成单位：

中国科学院金属研究所

项目联系人：

王长罡

联系人电话：

15840143088

联系人邮箱：

cgwang@imr.ac.cn

项目简介：

  耐候钢作为结构材料，广泛应用于桥梁、钢结构建筑、海洋设施等领域。在这些领域中，耐候钢常常处于恶劣的大气环境中，容易受到大气腐蚀的影响，从而导致结构的失效和使用寿命的缩短。因此，耐候钢的研究和开发具有重要的现实意义。为了解决这一问题，研究团队致力于不同典型大气环境中耐候钢的大气腐蚀动力学、热力学、锈层时空分布演化规律、加速评价方法以及低成本耐候钢开发等方面的研究工作。
  该项目主要针对典型海岸、工业、海岸-工业等大气环境中的典型耐候钢的腐蚀行为和合金元素作用开展了大量的科学研工作。通过项目研究，取得了如下成果：

  1. 揭示了Q420NH等典型耐候钢在模拟海岸、工业、海岸-工业三种典型大气环境下腐蚀动力学、热力学演化，以及锈层演化，建立耐蚀性和锈层演化之间的联系。

  2. 揭示了在模拟工业-海岸大气和热带海岸大气环境中pH值、SO₂和温/湿度等大气环境因素对CrNiCu等典型耐候钢干/湿交替大气腐蚀行为的影响规律。

  3. 通过实验室干湿交替加速实验和现场曝晒试验相互关联的评价方法，结合拉曼光谱的测试技术，提出了海岸大气和工业大气环境中Q420NH等典型耐候钢锈层组分的时空分布普适性规律；明确了Mn-Cu、Al-Si、Cu-Sn等合金元素在耐候钢大气腐蚀过程中的协同效应，形成了相关合金设计准则。

  4. 系统地阐明了了Si、Al、Cu、Ni、Mn、Cu、P、Sn等合金元素对耐候钢大气腐蚀动力学、热力学、锈层性质及演化规律的影响。

  最终建立了基于合金元素、相组织、锈层组分综合调控的耐候钢设计理论，开发出低成本AlSi系列和MnCuP系列耐候钢。另外，该成果还建立了室内干湿交替增重法的大气腐蚀加速方法以及腐蚀动力学模型，提出了耐候钢的寿命预测方法。

  本成果可以更好地理解耐候钢的腐蚀机理和合金元素的作用机制，为合金设计提供了指导，为低成本、高性能的耐候钢开发提供了技术基础，对指导我国耐候钢产业升级与产品推广具有关键性的作用，具有重要的科学意义和工程应用价值。