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[转载]金属钝化膜击破机制研究取得突破性进展: rczeng 2018-9-11 09:10; 金属钝化膜击破机制研究取得突破性进展【中科院金属研究所2018-09-07报道】金属所固体原子像研究部马秀良研究员、张波副研究员和王静博士等人组成的介质条件下材料电子显微学研究小组在原子尺度下直接获得金属表面超薄钝化膜的剖面显微图像，并揭示了氯离子击破钝化膜的作用机制。7月2日，英国《自然通讯》(Nature Communications)在线发表了该项研究成果。9月7日，美国《科学》(Science)周刊在相关专栏以“Tracking corroding chloride”为题对该成果进行了推介，认为“利用透射电子显微技术对氯离子传输的直接观测加深了对金属腐蚀过程的理解”。　　金属表面几个纳米厚的钝化膜赋予其优良的抗均匀腐蚀能力，然而，在抗均匀腐蚀的同时，金属的局部点状腐蚀（即“点蚀”）却难以避免。点蚀的发生起始于材料表面，最终向材料表面以下的纵深方向迅速扩展。因此，点蚀破坏具有极大的隐蔽性和突发性，特别是在石油、化工、核电等领域，点蚀容易造成金属管壁穿孔，使大量油、气泄漏，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。　　点蚀的发生起始于钝化膜的局部破损，是材料科学与工程领域中的经典问题之一。由于钝化膜非常薄（3~5nm），对其结构的直接观测极具挑战性，探究氯离子导致的结构演变则更为困难。自上世纪六十年代开始至今，材料科学家普遍采用表面谱学等间接的实验手段研究氯离子击破钝化膜的机制，并因此提出了多种模型和假说，但尚无定论。其争论的核心问题是氯离子在钝化膜中的存在位置及作用方式。　　金属所固体原子像研究部界面结构研究团队长期致力于材料基础科学问题的电子显微学研究，经过多年的学术积累，在解决上述基础科学难题方面近来取得突破。他们利用像差校正透射电子显微技术证实，钝化膜由极其微小的具有尖晶石结构的纳米晶和非晶组成；基于定量电子显微学分析并结合相应的理论计算，发现氯离子沿着纳米晶和非晶之间的特殊“晶界”并以贯穿通道为路径，传输至钝化膜与金属之间的界面。到达界面处的氯离子造成基体一侧的晶格膨胀、界面的起伏以及膜一侧的疏松化，并在界面处引入了拉应力。起伏界面的凸起在应力的作用下最终成为钝化膜发生破裂的起始位置。这一研究成果为揭示氯离子与金属钝化膜的交互作用机制提供了直接的实验证据，为修正和完善数十年来基于模型和假说所建立起来的钝化膜击破理论提供了原子尺度的结构信息。; 个人分类: 材料前沿|1194 次阅读|0 个评论

镁合金腐蚀研究进展（1）—镁合金点蚀: 热度 2 rczeng 2013-6-17 22:54; 镁合金点蚀镁合金因电极电位较低，其腐蚀问题一直受到特别关心，也是阻碍其广泛应用的主要因素。研究发现，化学成分、晶粒度、第二相的类型、形态和分布对镁合金腐蚀有重要影响。镁合金可以自然钝化。在非氧化性介质中，镁合金遇到 Cl - 时会发生点蚀。点蚀的部位一般为阴极相如 β 相（或 Mg 17 Al 12 ）、 MgSi 2 、 AlMn 、 Mg 2 Zn 、 Mg 2 Ca 、 Mg 2 Cu 、 AlMn （或 AlMnFe ）等中间相粒子周围。当镁合金中有多种第二相或中间相（金属间化合物）存在时，腐蚀存在竞争关系。例如，在挤压 AZ80 中，可能存在三种金属间化合物（ intermetallic phases ） : Mg 17 Al 12 、 Al 8 Mn 5 和 Mg 2 Si；它们之间的电极电位并不相同（图1）（ F. Andreatta, etal. Electrochimica Acta 51 (2006) 3551–3557 ），那么电极电位高的第二相 AlMnFe 周围 α-Mg 则会优先发生腐蚀（图2）。图 2 挤压镁合金 AZ80 中存在三种金属间化合物的电极电位图2 电极电位高的第二相AlMnFe周围 α-Mg 则会优先发生腐蚀在镁合金 AM60 中也存在两种第二相 Mg 17 Al 12 和 AlMn 相，后者可能是一种准晶相，就是以色列科学家首次发现的准晶。在酸性和中性 NaCl 溶液中， AM60 发生点蚀（图 3 ），而在碱性溶液中则发生高铝区（如 AlMn 相、 Mg 17 Al 12 ）的均匀腐蚀，呈现蜂窝状腐蚀形貌。图3 挤压镁合金AM60微观组织（白色颗粒为AlMn相）和点蚀形貌镁合金 AM60 点蚀机理如图4所示。该模型被上海交通大学医学院附属第九人民医院戴尅戎院士在 2011 年 391 期香山会议生物可降解金属研究发展与临床应用面临的挑战报告中和国际同行引用。该项工作发表在金属学报上( 曾荣昌等 , 金属学报 , 2005 , 44(3): 307-311) 。图4 AM60点蚀模型（谢绝转载）; 个人分类: 科研进展|11697 次阅读|4 个评论

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