【研究室总体介绍】
本研究室共有教师3名,其中教授/博导1名、副研究员2名。近年来承担或参与了国家“973”计划、国家科技创新2030、科技部科技资源调查专项、国家自然科学基金重点、面上和青年项目以及企业横向协作项目等项目/课题50余项。
本研究室聚焦金属材料的氢脆、应力腐蚀、微生物腐蚀和腐蚀疲劳基础理论研究与应用技术开发,研发环境敏感断裂快速预测与评估技术,探索各类金属材料的成分-微观组织-耐蚀性的内在联系,开发高性能耐蚀钢铁材料,特别是抗应力腐蚀、耐微生物腐蚀的新型金属材料(包括高强海工钢、紧固件用钢、不锈钢、铝合金、钛合金等),提出耐腐蚀断裂、耐微生物腐蚀的成分设计与微观组织调控方法。
【研究室成员介绍】
刘智勇 马宏驰 李众
【研究室主要研究方向】
1. 应力腐蚀理论与评测模型
2. 耐腐蚀断裂材料开发与耐蚀机理
3. 腐蚀断裂防控与修复技术
4. 腐蚀断裂在线快速测试与评估技术
5. 海洋工程用耐蚀钢与耐蚀机理
6. 微生物腐蚀机理与防控技术
7. 耐微生物腐蚀新型钢种研发与耐蚀机理
8. 腐蚀/应力腐蚀/微生物腐蚀高通量监测技术及应用
【研究室主要研究内容及科研成果】
(一)多场耦合作用下的应力腐蚀机理与快速评估模型
重点围绕严酷工业环境下材料在力学-化学-电化学-微生物-电场等多因素耦合作用下材料失效及其寿命预测问题,开展了长期系统的研究。在国际上首次提出了应力腐蚀的非稳态电化学理论,揭示了应力腐蚀“起始-扩展-失效”过程的力学-电化学本征规律及控制因素,建立了应力腐蚀剩余寿命的电化学模型,开辟了应力腐蚀机理与应力腐蚀寿命快速预测理论研究的新领域。该模型被纳入国标《GB/T 36676-2018 埋地钢质管道应力腐蚀开裂外检测方法》中,得到工业界广泛应用。相关成果获得2021年北京市科技进步一等奖。
(二)严酷环境耐蚀合金设计理论与开发
针对石油、化工、热带海洋及深海、核电和新能源领域的苛刻腐蚀环境对高性能耐蚀材料的需求,开展了系列化高性能耐蚀合金的设计理论研究与开发实践工作,提出了基于严酷服役环境腐蚀失效逆向机制的耐蚀合金设计理论,开发了微合金化、低合金化、主合金化和高熵合金等系列化高性能耐蚀合金原型钢种,部分成果已在鞍钢、首钢和南钢等企业推广应用。相关成果获江苏省和北京市技术发明奖一等奖各1项。
(三)智能/远程腐蚀监检测技术
针对严酷工业环境局部腐蚀严重、监测和检测困难等工程实际需求,开发了基于大数据、无人机、爬行机器人技术的智能远程腐蚀检测技术,以及针对均匀腐蚀、腐蚀环境敏感度和应力腐蚀的大数据监测专用探针和系统,相关技术在多个领域已取得大量应用,并申请国际发明专利1项。
(四)基于微区电化学技术的应力腐蚀/腐蚀疲劳机理研究
通过SKP、SKPFM、SECM等微区电化学技术,结合TEM、EBSD等微观表征方法,揭示高强钢及焊接接头应力腐蚀/腐蚀疲劳裂纹萌生与扩展机理,为高强钢的成分设计、微观组织调控和焊接热处理工艺优化提供理论指导。
(5)微生物-应力腐蚀失效交互作用机理与控制方法研究
微生物堆积而成的生物膜下方,聚集着高浓度、具有电子传递能力的化学物质,对金属表面的自由电子进行捕获,传递给微生物充当新陈代谢所需的能量源。腐蚀性微生物-应力的交互作用,会导致材料发生点蚀、开裂,最终导致失效,造成严重的经济损失。建立了完备的EET-MIC-SCC耦合失效机制研究方法,发现了MIC导致的局部腐蚀与裂纹和失效之间的相关性规律。相关研究成果获得了美国俄亥俄大学(Ohio University)杰出博士论文奖(Russ Outstanding Research Paper Award)。在此基础上,结合微生物腐蚀高通量监测技术,对耐微生物应力腐蚀新型钢种和MIC防控方法进行研发。
【研究室承担科研项目】
(1) 国家自然科学基金面上项目,高强管线钢土壤环境应力腐蚀裂纹尖端非稳态电化学行为与机理,主持;
(2) 国家自然科学基金面上项目,基于纳米-原子尺度材料微观表征技术的应力腐蚀的位错电化学行为与机理,主持;
(3) 国家自然科学基金青年项目,新一代E690钢海洋腐蚀疲劳失效的微纳米尺度机理,主持;
(4) 国家自然科学基金青年项目,锑对含镍海洋高强结构钢硫酸盐还原菌微生物腐蚀的动态缓蚀机理和规律研究,主持
(5) 国家973项目,海洋工程装备材料腐蚀与防护关键技术基础研究,参与;
(6) 国家“863”项目,高强度耐海洋大气腐蚀海洋工程用钢组织、性能控制技术及应用,参与;
(7) 科技部科技资源调查专项,川藏地区材料环境腐蚀调查、联网观测与数据库建设,参与;
(8) 科技部科技资源调查专项,“一带一路”沿线材料腐蚀试验研究与数据积累,参与;
(9) 国家自然科学基金重点项目,高强度管线钢土壤腐蚀的关键影响因素及机理研究,参与;
(10) 国家自然科学基金“叶企孙”联合基金,10CrNi5MoV高强钢的微生物腐蚀机理及缓蚀方法研究,参与;
(11) 国家科技创新2030子任务,新型耐蚀钢实验室腐蚀行为评价及机理研究,参与中国兵器装备集团西南技术工程研究所合作基金项目,装备多层级产品环境效应数据采集及失效规律,主持。