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卷首语 | 打牢腐蚀电化学基础, 提升对腐蚀与防护的认知能力
2018-06-04 11:58:12 作者:董俊华 来源:中国科学院金属研究所

    腐蚀电化学是以金属腐蚀电极为研究对象的电化学,是电化学与腐蚀科学理论的桥梁,是腐蚀科学的重要理论基础,是腐蚀与防护工作者认知电化学腐蚀现象及其本质的必备工具。由于水能以各种形式存在于人类活动的几乎所有环境中,再加上材料及其结构的各异性,使得金属腐蚀电极成为多电极耦合系统,金属的电化学腐蚀具有相当大的复杂性、多样性和普遍性。我自 1992 年师从曹楚南先生学习腐蚀电化学原理,1995 年博士毕业后一直继续从事腐蚀电化学方面的研究工作。2003 年从日本回国工作后,开始承担金属所研究生的腐蚀电化学原理课程的教学工作。


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    20余年来教学相长的经历使我深刻体会到,作为一名腐蚀与防护工作者,不论是从事基础研究还是从事工程应用研究,都应该系统地掌握必要的腐蚀电化学知识,并能熟练地运用于具体问题的处理和解决过程之中。


    事实上,人们在从事腐蚀与防护活动中所关注的问题不外乎三个:一是腐蚀能否发生的判据问题,即发生电极反应的热力学边界条件问题;二是腐蚀导致的材料结构的宏观微观特征变化,如均匀腐蚀和局部腐蚀、沿晶腐蚀与穿晶腐蚀以及应力作用导致的开裂和腐蚀疲劳等具体腐蚀形式;三是腐蚀速度的问题,这是判断材料结构可靠性、耐久性与寿命的依据。在具体研究中,首先要明确的是材料所处环境中存在的腐蚀性组分,如大气腐蚀中空气的湿度、氧、污染物种类与含量等。其次要明确的是材料,不仅要了解其基本的化学属性,比如铁、铜、铝及其合金成分等,更要清楚其微观组织结构特征和加工形态,如晶界、夹杂物、第二相以及热处理条件或冷加工等。最后根据具体材料所处的具体环境,结合测量的如开路电位结果等参数,来判断环境组分在电极上可能发生的阴极反应,如氧还原或析氢或腐蚀产物还原等,以及在阴极极化作用下可能发生的阳极反应,如均匀溶解或点蚀等。由于腐蚀电极是多电极反应耦合系统,电极反应过程不仅取决于环境关键组分和材料的化学性质,还受其它因素如吸附、络合、扩散、合金类型以及相组成、腐蚀产物膜层覆盖以及力学作用等众多因素的影响,多数腐蚀现象中的腐蚀速度是难以用统一的数学方程准确描述的。在实际工作中往往采用即时测量腐蚀损伤程度或采用电化学测量方法进行监检测。


    秉持这些理念方法,多年来,我坚持在教学中不断地梳理自己的腐蚀电化学知识结构,并在研究实践中系统地加以科学运用。同时,在科学研究中获得的新知识和新成果后,再反馈到教学工作中,使自己的腐蚀电化学知识进一步充实。经过多年来孜孜不倦的追求,我在所从事的腐蚀防护事业中取得了一点成绩。目前,金属所每年选修腐蚀电化学原理的研究生人数约为 70 人,十几年下来,已有近千人受到过腐蚀电化学原理的专业基础培训。我们的课题组也从 2009 年初的不足 10 人发展到了如今的 20 多人。多年来,以腐蚀电化学原理为基础,我们课题组先后完成了国家 973、863、重大基金、重点基金、面上基金、青年基金、国防三废治理专项、十三五材料基因组专项、国家腐蚀平台专项、舰船腐蚀问题以及企业委托项目等共计 40 余项。每一项任务的完成及所取得的成果,无不映衬着腐蚀电化学原理所凝聚的智慧。愿我们每一位腐蚀与防护工作者都掌握牢固的腐蚀电化学知识,在应对腐蚀的挑战中以它为武器,为金属结构能更安全、更可靠和更耐久地服役保驾护航。

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