腐蝕是金屬材料最常見(jiàn)的失效形式之一。局部腐蝕具有腐蝕破壞快速、隱蔽性強(qiáng)、難以預(yù)測(cè)、控制難度大等特點(diǎn),與全面腐蝕相比危害性更大,更易突發(fā)災(zāi)難性事故。因此,預(yù)測(cè)金屬腐蝕形貌、研究金屬局部腐蝕損傷演化過(guò)程及其規(guī)律并探究金屬局部腐蝕機(jī)理具有重要的價(jià)值和意義。本文基于金屬腐蝕機(jī)理和元胞自動(dòng)機(jī)(Cellular Automata,簡(jiǎn)稱(chēng)CA)理論,分析了腐蝕環(huán)境下金屬局部腐蝕中基本的物理化學(xué)過(guò)程,得到相應(yīng)的物理模型,并將腐蝕體系離散成元胞自動(dòng)機(jī)空間中有序的元胞網(wǎng)格,制定局部演化規(guī)則,建立對(duì)應(yīng)問(wèn)題的元胞自動(dòng)機(jī)模型,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬局部腐蝕損傷演化過(guò)程的模擬。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)根據(jù)金屬腐蝕過(guò)程中的溶解和鈍化現(xiàn)象,引入電解質(zhì)濃度c、溶解概率P_d和鈍化概率P_p三個(gè)參數(shù),探究不同參數(shù)對(duì)金屬腐蝕損傷演化過(guò)程的影響。結(jié)果表明:蝕坑形貌的模擬結(jié)果與實(shí)際蝕坑形貌相吻合;隨著c的增加、P_d的增加以及P_p的減小,蝕坑等效半徑、等效深度及溶解的金屬元胞數(shù)量均增加,金屬溶解速率加快,蝕坑不斷擴(kuò)展;當(dāng)P_p增加至與P_d相等時(shí),金屬溶解和鈍化處于動(dòng)態(tài)平衡,蝕坑幾乎不再擴(kuò)展。(2)以金屬亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕機(jī)理為基礎(chǔ),建立點(diǎn)蝕亞穩(wěn)態(tài)過(guò)程的元胞自動(dòng)機(jī)模型,得到不同溶解概率下點(diǎn)蝕坑的腐蝕形貌圖;根據(jù)模擬結(jié)果計(jì)算得到了電流-時(shí)間曲線(xiàn)和電流密度-時(shí)間曲線(xiàn),曲線(xiàn)分別具有I∝t~2和i∝t的關(guān)系。分析了不同模擬參數(shù)對(duì)模擬結(jié)果的影響,確定了當(dāng)網(wǎng)格常數(shù)q=3.5 nm,溶解概率d=0.1~0.25時(shí),模擬結(jié)果能夠反映真實(shí)的蝕坑形貌且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。(3)以閉塞腐蝕電池的自催化理論為基礎(chǔ),提出模擬金屬穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕過(guò)程的CA模型框架,并基于腐蝕速率在空間上具有不均勻性的特點(diǎn),在模型中引入?yún)?shù)δ、λ和ε,建立腐蝕概率的參數(shù)化模型。δ用來(lái)控制蝕坑內(nèi)整體腐蝕概率的大小;λ定義了腐蝕坑中反應(yīng)概率不同的兩個(gè)區(qū)域的相對(duì)位置;ε則調(diào)節(jié)了這兩個(gè)區(qū)域中的反應(yīng)概率。
【學(xué)位單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TE988.2
【部分圖文】：

圖 1-1 福島核事故 圖 1-2 11·22 青島輸油管道爆炸事件首先，腐蝕導(dǎo)致的直接后果就是縮短工程材料的使用壽命，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，腐蝕對(duì)每一國(guó)家造成的損失高達(dá)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的 3~5%[5]。2016 年 3月，根據(jù)全球腐蝕調(diào)研項(xiàng)目 IMPACT，美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）公布了最新的腐蝕調(diào)查結(jié)果：全球每年腐蝕直接成本總額約為 2.5 萬(wàn)億美元[6]。腐蝕引起巨大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，還造成設(shè)備的跑、冒、滴、漏[7]，嚴(yán)重污染環(huán)境，甚至導(dǎo)致著火

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膜具有新陳代謝和自我修復(fù)的機(jī)能，使鈍化膜處于不斷溶膜吸附了活性陰離子（如氯離子），平衡就會(huì)遭到破壞，子能優(yōu)先地、有選擇地吸附在鈍化膜上，把氧原子排擠鈍化膜中的陽(yáng)離子結(jié)合成可溶性氯化物。在新露出的基，這些小蝕坑變成為點(diǎn)蝕核。長(zhǎng)（發(fā)展）階段長(zhǎng)機(jī)制有多種理論，目前比較公認(rèn)的是閉塞腐蝕電池的自制或腐蝕產(chǎn)物的覆蓋，使物質(zhì)的擴(kuò)散和遷移困難，形成閉塞ccludedCell），又稱(chēng)閉塞區(qū)。隨著腐蝕的持續(xù)進(jìn)行，內(nèi)部、外電化學(xué)的差異不斷變大，閉塞區(qū)內(nèi)部腐蝕條件不斷塞電池加速腐蝕的的自催化理論最早由Fontana及 Rosen示：
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本文編號(hào)：2863380