激光电子散斑法研究金属点蚀动力学与机理

利用激光电子散斑技术对金属发生点蚀时的腐蚀产物进行连续、实时、原位监测，通过图像识别和分析（确定腐蚀产物扩散区的体积）以及微量浓度分析建立金属点蚀的动力学模型。利用三维视频显微系统对蚀坑进行实时、原位、连续监测其二维、三维图像，据此可以定量研究蚀坑的深度和横向生长速度以及蚀坑体积随时间的变化规律（即点蚀动力学）。激光电子散斑技术可以标定单个蚀点的起始时刻和具体位置，这为深入刻画点蚀的细节提供了可能，据此获得的点蚀动力学和机理将大大深化对点蚀行为的研究。在前述工作的基础上，深入研究金属点蚀的机理，进而建立一种实验室精确评价金属材料点蚀敏感性的方法，这种远优于美国ASTM提出的点蚀实验的方法对于减轻和防止点蚀对石油、化工、电力等行业的重要金属结构的危害具有重要意义。

项目完成了计划研究的内容，实现了研究目标，取得了重要研究成果。利用电化学噪声技术和激光电子散斑技术确定了稳态蚀孔萌生的起始时间和地点；采用激光电子散斑技术原位、连续观测点蚀过程中产物扩散的范围（体积）并分析其浓度，建立了孔蚀生长的动力学；利用三维视频显微系统的三维显微扫描轮廓测量功能，通过计算不同生长时间的蚀坑体积，将体积换算为损失的金属质量建立了孔蚀生长的动力学。两种方法获得的单个蚀孔生长速度随时间变化的函数互相印证，一致性很好。实现了建立一种新的可以原位、实时定量研究金属点蚀的实验方法的研究目标。研究了蚀孔口径、蚀孔深度生长速度随时间变化的规律，结果表明，蚀孔口径和深度在稳态蚀孔生长的速度初期都迅速下降，然后缓慢下降，此后蚀孔口径生长速度仍然缓慢下降但深度生长速度却缓慢上升。对蚀孔形貌和内部的观察和研究表明，不同的极化过电位导致了不同的形貌，当极化较小时观察到了具有口盖的蚀孔；蚀孔生长到较大尺寸时，孔口被钝化，在蚀孔底部和靠近底部的侧壁发现了次生蚀孔。此外，项目研究了SO42-浓度、pH值、溶解氧浓度对304不锈钢在3.5%NaCl水溶液中单个蚀孔生长速度的影响，构建了单个蚀孔稳态点蚀的机理模型。