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【研究室总体介绍】

    腐蚀控制系统工程研究室现有教师14人。研究方向主要有:大气腐蚀、水环境及深海腐蚀电化学研究、土壤腐蚀与先进防护技术;腐蚀专家系统开发、计算机模拟腐蚀、材料腐蚀大数据工程与数据共享服务;高分子材料老化行为与机理、新型涂层防护技术、轻金属表面改性;钢筋混凝土耐久性检测与评估;材料在工业环境中(如石油化工)腐蚀、评估与防护;新型转硫、降氮环保催化材料制备与评价,绿色环保缓蚀剂制备与评价,生物医用材料及耐蚀材料的研发。国家材料环境腐蚀平台建设与管理由本研究室负责,材料环境腐蚀国家野外科学观测研究平台综合研究中心设在本研究室。研究室人员承担科技部、国家自然科学基金、“973”和横向科研项目近百项,近5年共完成研究经费过亿元。主要项目有:国家科技基础条件平台项目1项,主持“973”项目1项,国家自然科学基金19项,“863”项目2项,科技部基础性专项3项,公益性专项1项,国家开放实验室2项,国际合作3项,中石化、中石油科技项目13项,厂矿企业项目100多项。曾获得国家科学技术进步二等奖、“十一五”国家科技计划执行优秀团队奖各一项,多项研究成果获得省部级科技进步奖,研制开发了系列的具有自主知识产权的腐蚀试验装置,填补了国内空白,并且大量研究在企业获得推广应用,获得重大的社会和经济效益。目前,研究室的研究水平和软硬件条件均达到材料腐蚀与防护领域国际一流水平。

【研究室成员介绍】

李晓刚 高  瑾 何积铨 黄运华 杜翠薇
董超芳 曹  备 肖  葵 汪  崧 吴俊升
卢  琳 程学群 刘智勇 张达威
李晓刚  教授,博士生导师        高  瑾  研究员,硕士生导师
何积铨  副教授,硕士生导师        黄运华  教授,博士生导师
杜翠薇  教授,博士生导师        董超芳  教授,博士生导师
曹  备  副研究员,硕士生导师        肖  葵  副研究员,硕士生导师
汪  崧  工程师        吴俊升  副教授,硕士生导师
卢  琳  副研究员,硕士生导师        程学群  副研究员,硕士生导师
刘智勇  副研究员,硕士生导师        张达威  讲师

【研究室主要研究内容及科研成果】

1、大气腐蚀初期产物萌生与演变机制研究

    大气腐蚀涉及发生在气相、液相和固相界面间的化学、电化学以及物理的过程,非常复杂。国家材料环境腐蚀野外科学观测研究平台已在我国13个典型大气环境中积累了19种黑色金属、29种有色金属的长期腐蚀数据。在Corrosion Science等刊物发表论文20余篇,发明专利“一种微量腐蚀性气体环境试验箱”,2009年获得国家科技进步二等奖,出版专著《金属大气腐蚀初期行为与机理》。

2、薄液膜下金属腐蚀的电化学研究

    大气腐蚀的实质是大气环境中薄液膜下的电化学腐蚀。利用微电极测试系统实现了可控稳态薄液膜下电化学测量,进一步完善了大气腐蚀的电化学理论体系。已在Applied Surface Science, Electrochimica Acta等国内外刊物上发表论文10余篇,授权专利“一种可自动控制薄液膜厚度的电解池装置”。

3、管线钢微观组织及相电化学研究

    利用LEIS、SVET等微区电化学技术研究了X70、X80钢等的微观组织和相(晶粒)间结构对电化学的影响。在Electrochemistry Communications等国内外刊物发表论文20余篇。

4、微区电化学

    开展不同状态下的局部化学性质、金属局部腐蚀、缓蚀剂评价、涂层完整性和均匀性评价和涂层/金属界面间的局部腐蚀等机理研究。LEIS(微区电化学阻抗系统);SKP(扫描开尔文探针系统);SVP(扫描振动电极测量系统);SECM(扫描电化学显微镜系统)。在Corrosion Science、Electrochimica Acta等国内外刊物发表论文30余篇。

5、材料腐蚀微/纳观尺度研究及纳米材料电化学

    基于高分辨透射电镜(HR-TEM)、扫描透射电镜(STEM)、电子能量损失谱(EELS)以及能量色散谱(EDX)等高分辨电子显微技术,在纳米尺度甚至原子级别高分辨显微成像条件下,研究金属的腐蚀行为及腐蚀产物膜层和钝化膜的形成和发展过程。在Electrochemistry Communications等国内外刊物发表论文3篇。

6、典型土壤环境中的应力腐蚀行为及机理

    研究了X65~X120等多种高强度管线钢在我国典型的东南部酸性土壤(鹰潭土)和西部碱性盐渍土壤(库尔勒土)中的应力腐蚀行为规律及机理。在Corrosion Science等国内外刊物上发表论文10余篇。

7、典型石油化工环境中的应力腐蚀行为及机理

    开展了百例以上石油化工材料的应力腐蚀失效分析工作,比如常减压设备20钢输油管焊缝开裂、液化气安全阀50CrVA弹簧断裂失效、20钢高温输水管爆裂、天然气阀门压力表泄露、加氢装置321不锈钢管道泄露等,经失效分析发现均为典型的工业环境下应力腐蚀失效案例。分析报告得到企业界广泛认同,并在国内外刊物上发表论文近10篇。

8、材料在深海环境中的腐蚀行为研究

    设计了模拟深海环境腐蚀的实验装置,可模拟6000米以内的深海环境;开展了模拟我国南海3000米以内深海腐蚀环境室内试验,研究了溶解氧含量和静水压力对X70管线钢腐蚀行为的影响规律。得到国家自然科学基金和科技部项目资助,“模拟深海环境腐蚀的实验装置”获得发明专利授权。

9、高分子材料在自然环境中的老化研究

    针对高分子材料在我国五种典型环境(漠河、青岛、万宁、敦煌、拉萨)中的老化行为与机理,尤其对其应力开裂行为与机理进行系统研究,并是开展自然环境中室内外模拟加速及其相关性研究。已在国内外刊物发表文章20余篇,出版《高分子材料自然环境老化规律与机理》专著。

10、航空航天关键材料的腐蚀与防护

    针对“天宫一号”载人航天器关键部件腐蚀失效和服役环境的分析,建立了环境载荷谱加速试验方法,评估表明新型涂层处理工艺可以满足大于2年在轨任务的服役寿命,这是北京科技大学在载人航天领域的一次精彩亮相。在Corrosion Science, J. Mater. Engin. Perf等国内外刊物上发表SCI收录论文5篇,EI收录论文2篇。

11、耐蚀高温合金在核电环境腐蚀规律和机制研究

    690合金作为第四代耐应力腐蚀材料已广泛应用于世界各国核电站蒸发器上。然而其耐应力腐蚀性能仍是威胁核电站安全与运行寿命的最主要难题之一。研究了固溶温度、环境因素对690合金电化学性能的影响,以及690合金在高温高压环境中的钝化膜以及应力腐蚀规律和机制。在Electrochimca Acta、Corrosion Science、Journal of Nuclear Materials等期刊发表论文10多篇。获得国家自然科学基金委重点项目和面上项目资助。

12、海洋工程装备材料腐蚀与防护关键技术基础研究

    研究海洋工程装备材料在高湿热、压力、化学和微生物等多环境因素耦合作用下的腐蚀损伤,磨蚀失效和微生物污损的机理与防护技术;研究深海高压条件下密封、耐磨和联接机构材料的破坏原因;针对海洋平台大构件研究金属材料制备的关键科学问题。

13、国家材料环境腐蚀野外科学观测研究平台建设及服务

    材料腐蚀平台是参照国外同类台站的建设水平、根据我国材料环境腐蚀台站的基础条件和科技部建设国家基础条件平台的规划,通过评议、答辩、实地考察、评审等环节,遴选、整合确定了30个试验站和1个平台中心,建成材料环境腐蚀数据共享服务平台。建立了“国家材料环境腐蚀(老化)科学数据共享服务网”(www.ecorr.org)平台门户服务网,供用户在线浏览检索数据资源和其他信息。材料腐蚀平台的服务对象涵盖了航空、航天、兵器、船舶、机械、钢铁、石油石化、电力、电子、铁路交通等众多行业。今年为包括科研院所、高等院校、企业、政府部门、军事国防部门、民间组织等共计426余家单位提供了科技支撑服务。腐蚀平台共开展了多项专题服务,涉及多个行业领域:航空航天:“天宫一号”、国产大型飞机等;交通:高速铁路、南车电机等;汽车:吉利汽车、东风汽车等;电子:格力、华为等;钢铁:武钢、宝钢、南钢、马钢等;国防:“XX导弹”、“XX火箭”、潜艇等;石化:CO2驱油、埋地管线等;新能源:风力发电、太阳能等;电力:国家电网。

1) 水利工程

    在“三峡工程”建成运行过程中,材料腐蚀平台为工程安全运行提供了技术保障。2011年,通过腐蚀数据和分析检测技术服务,为水电站水轮机腐蚀机理的认知及其防护技术的改进提供了详尽的数据参考和理论支持,具有重大的经济和工程效益。

2) 国家电网工程

    为国家电网的设计选材和安全运行提供了技术保障材料腐蚀平台参与了国家电网核心材料的环境腐蚀研究,提供了包括黑色金属、铜、锌、热镀锌等有色金属在北京、青岛等13个大气腐蚀试验站和天津、北京、鹰潭等8个土壤腐蚀试验站的大量腐蚀数据和环境数据,服务数据近8000余条。为国家电网关键设施建设和选材挺了重要的依据,为减少材料腐蚀对国家电网造成的危害做出贡献。

3) 核电站建设及安全运行

    材料腐蚀平台系统研究了国产690合金在核电环境中应力腐蚀的影响因素和机制,取得了大量腐蚀数据。缓解了国家对核电材料的紧迫需求,推进了核电材料的国产化和产业化。基于材料腐蚀平台多年来在环境腐蚀领域的大量研究积累,联合宝钢和苏州热工研究院等单位,2012年申请承担了国家自然科学基金重点项目“压水堆核电站蒸汽发生器690合金传热管的应力腐蚀行为及机理”。

4) 为“天宫二号”目标飞行器的顺利升空和安全运行提供科技支撑

    基于材料腐蚀平台近三十年的腐蚀数据和环境数据积累,为“天宫一号”按时顺利升空奠定了坚实的基础。2012年,又启动了“天宫二号”飞船的选材和寿命评估服务专项项目,为天宫二号”目标飞行器的顺利升空和安全运行提供科技支撑。

5) 为大型飞机关键材料选材提供环境适应性数据和技术支撑

    材料腐蚀平台与航空设计单位、制造部门共同承担了国产材料/构件的环境适应性研究项目,选择我国5个典型大气环境进行室外暴露试验,同时开展室内加速模拟评价研究。今年已经加工、检测并投试3万余件材料试样/构件,系统积累航空材料在我国典型大气环境中的长周期腐蚀数据、行为与规律,为设计单位提供腐蚀数据作为设计参数,为制造企业提供防护工艺选取的依据,为用户提供维护流程和标准化操作的数据支撑。

【研究室承担科研項目】

  • 1、973项目:海洋工程装备材料腐蚀与防护关键技术基础研究,2800万,2014-2018;
  • 2、科技部项目:国家材料环境腐蚀野外科学观测研究平台(2012年至今),约3000万/年;
  • 3、科技部项目:中国材料腐蚀现状及材料腐蚀对自然环境污染情况调查,919万,2012-2016;
  • 4、863项目:CO2驱油和封存系统高效防腐技术研究,95万,2010-2013;
  • 5、863项目:典型酸碱性土壤环境油气管道用高强钢腐蚀评价方法研究;76万,2012-2014;
  • 6、国家自然科学基金:压水堆核电站蒸汽发生器用690合金传热管的应力腐蚀行为及机理,240万,2012-2016;
  • 7、国家优秀青年科学基金:金属的腐蚀与防护,100万,2012-2014;
  • 8、国家自然科学基金:大气环境中材料薄液膜腐蚀的电化学基础理论研究,90万,2010;
  • 9、国家自然科学基金:高强度管线钢土壤腐蚀的关键影响因素及机理研究,300万,2011;
  • 10、国家自然科学基金:高强管线钢在深海环境中的应力腐蚀规律与机理研究,60万,2011;
  • 11、国家自然科学基金:复杂条件下有机高分子材料老化失效基本规律和防护新方法研究,70万,2011;
  • 12、北京市教委共建项目:海洋环境下超高强度不锈钢应力腐蚀机制研究,70万,2013;
  • 13、厂协项目:新型高效牺牲阳极研发,60万,2014;
  • 14、厂协项目:海洋用耐蚀钢筋的研制与开发,65万,2014;
  • 15、厂协项目:耐蚀钢及防护综合技术研究,52万,2014;
  • 16、厂协项目:大气环境下金属材料腐蚀寿命研究项目,90万,2013;
  • 17、厂协项目:西南技术工程研究所数据资源应用软件开发,60万,2013;
  • 18、厂协项目:土壤环境下材料的可靠性评估方法研究项目,53万,2013;
  • 19、厂协项目:钢材表面耐锈蚀控制技术,75万,2012;
  • 20、厂协项目:重工业污染区输电线杆塔和接地网腐蚀防治技术研究与示范,120万,2012;
  • 21、厂协项目:流动加速腐蚀及汽水回路实验平台设计,108万,2011;
  • 22、厂协项目:原油船货油舱耐蚀钢的研制与开发,140万,2011;
  • 23、厂协项目:微创手术仿生功能性水凝胶椎间盘髓核假体制备技术,210万,2010;

【研究室团队建設】

    腐蚀控制系统工程研究室是一个团结、友爱、和谐的大家庭,现在读博士研究生26名,在读硕士研究生103名。已毕业博士研究生40余人,硕士研究生150余人。研究室各种设备投资超过1500万元,材料腐蚀实验及检测设备齐全。梯队拥有扫描电镜,原子力显微镜,微区电化学工作站,3D共聚焦体视显微镜,盐雾箱,紫外老化箱,干湿周浸及土壤加速试验箱,疲劳、高压及慢拉升试验机,多种高压腐蚀试验设备等大型试验及检测设备。

    本研究室有着良好的学风和科研环境,研究室成员有机会不定期参加国内外学术会议和科研活动,并能参与大量与企业相关的课题,提高实践能力。在科研和学习上,研究室成员积极向上,勤奋努力;在生活中,同学之间团结友爱,互相帮助。在学习研究之余,本研究室还有着丰富多彩的集体活动:节日聚餐、梯队春游、羽毛球及篮球比赛等等,在劳逸结合的生活中,丰富了自己的大学生活,建立了友谊。

 
 
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