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2024-KJ(Z)-2-005轻合金应力腐蚀机理及微弧氧化的影响
日期:2025年01月06日    来源: 中国腐蚀与防护学会     分享:
获奖项目编号:2024-KJ(Z)-2-005
获奖项目名称:轻合金应力腐蚀机理及微弧氧化的影响
第一完成单位:常州大学
项目联系人:祁星
联系人电话:13814780523
联系人邮箱:qix@czu.cn
项目简介:

  应力腐蚀开裂(SCC)具有突发性、灾难性和强破坏性的特点,对航空航天、汽车、海洋船舶等工业领域危害极大。SCC的成因复杂,其机理是腐蚀科学研究领域长期以来一直亟待解决的科学问题。本项目在国家自然科学基金等基础研究项目资助下,开展了轻合金在复杂环境下SCC机理的研究工作;提出了一种可以明显改善轻合金抗应力腐蚀及抗电化学腐蚀性能的微弧氧化(MAO)表面处理技术,并对采用该技术所制备的微弧氧化膜的腐蚀行为进行了深入系统的探究。上述相关结果为轻合金应力腐蚀的控制奠定了理论基础,取得了如下主要创新点:
  (1)建立了三元合金晶界偏析与沿晶断裂模型,运用该模型与准化学理论相结合深入系统地研究了高强铝合金的氢致开裂问题,从理论上揭示了高强铝合金的应力腐蚀机理。
  (2)阐明了镁合金的应力腐蚀机理,发现镁合金的应力腐蚀过程以氢脆为主、阳极溶解为辅。阳极溶解促进合金表面点蚀的形成,而点蚀过程中所产生的氢渗透到合金内部导致氢脆。
  (3)首次发现高强铝合金时效组织对微弧氧化膜的原位生长、显微组织与性能有显著的影响。在第二峰时效状态下弥散的η´相有助于形成更为致密的微弧氧化膜,从而能有效阻止腐蚀介质及氢向基体的渗透,极大地改善了合金的抗SCC性能。
  (4)发现轻合金微弧氧化膜的组织、性能与电解液体系、添加剂及电参数密切相关。成功制备了具有封孔效应的ZrO2-MAO纳米复合陶瓷膜层。ZrO2纳米粒子分布在MAO膜层微孔和表面并紧密结合,显著提高了膜层的致密性和耐蚀性,为MAO技术在工业领域的应用奠定了基础。
研究成果被国内国际同行广泛认同,在本领域起到引领性作用,国内外众多研究机构沿用本项目的理论和技术开展研究工作。在SCI期刊发表论文39篇,其中包括2篇ActaMaterialia,3篇CorrosionScience,2篇AppliedSurfaceScience,1篇MaterialsScienceandEngineeringA,4篇JournalofAlloysandCompounds,被SCI论文他引1070次。研究成果被Nature、ActaMaterialia等高水平期刊多次引用,并获得美、德、英、日、加、法等20多个国家的科学家以及国内诸多院士、长江学者、优青、杰青的引用和高度评价。出版相关研究专著2部,均为科学出版社出版。


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