通过机械合金化 (MA) 和放电等离子烧结 (SPS) 制备了Cr₂O₃颗粒强化的超细晶结构镍基高温合金 (ODS合金)。对比研究了不添加氧化物颗粒合金 (Base合金) 和ODS合金样品的微观结构和高温氧化行为。结果表明,在1200 ℃烧结过程中,Cr₂O₃完全转变为Al₂O₃。由于SPS快速烧结及弥散分布的原位Al₂O₃颗粒钉扎,抑制了晶粒长大,ODS合金具有十分细小的晶粒结构,其平均晶粒尺寸为0.98 μm；Base合金平均晶粒尺寸稍大,为1.54 μm。ODS合金在900 ℃下具有较好的抗氧化性能和较低的氧化速率,得益于其表面迅速生成了连续致密的内层α-Al₂O₃膜,能有效地阻止Ti和Cr向外扩散,表面生成少量保护性较差的TiO₂和NiCr₂O₄。而Base合金表面则生成了以Al₂O₃为内层,TiO₂和Cr₂O₃为中间层以及NiCr₂O₄为外层的多层结构氧化膜,并且其在初期的氧化速率较快,为1.66×10^-7 mg²·cm^-4·s^-1,是ODS合金的2倍多。

1,2-丙二醇沸点184.8 ℃、闪点107.2 ℃,能与水和乙醇混溶且安全无毒,是一种绿色环保型溶剂,可能是目前常用硅烷处理液中高乙醇含量导致高安全风险的解决方案之一。本文采用质子核磁共振 (¹H NMR) 和MALDI-TOF质谱技术对4种不同水解环境下四甲氧基硅烷的水解缩聚动力学进行了研究,主要考察丙二醇的影响。结果显示,在溶液中水含量较低或中性环境下,丙二醇的加入显著提高硅烷的水解和缩聚速度；当溶液中的水含量较高且酸性环境下,由于硅烷本身的水解和缩聚速度较高,其受丙二醇的影响变得不再明显。

采用电化学以及表面观察的方法研究了海水的溶解氧和流速对于B30铜镍合金表面成膜的影响。结果表明,材料表面膜层的保护性随着海水中溶解氧浓度的提高而提高；在流速为0~2.0 m/s范围内,随着流速的增大,形成的膜层质量呈现先变好再变差的趋势；在流速为0.8 m/s左右时,形成的膜层最为致密完整。溶解氧通过影响其成膜的反应过程影响成膜质量；流速通过改变试样周围的溶解氧浓度以及产生一个冲刷作用来影响成膜,溶解氧浓度的提高有利于膜层的形成,海水的冲刷作用则会破坏形成的膜层。

利用聚焦离子束扫描电镜和扫描透射电镜研究了粗晶和纳米晶结构的Ni-12Cr合金在800 ℃空气中氧化的动力学行为和氧化膜的结构演化。结果表明,氧化初期25 s时,粗晶和纳米晶的氧化膜均为外层NiO和内层富Cr的双层结构。随着氧化的进行,粗晶氧化膜演化为NiO/ (NiO+NiCr₂O₄) /疏松Cr₂O₃/内氧化层的多层结构；而纳米晶发生了Cr的选择性氧化,形成了保护性Cr₂O₃膜,Cr₂O₃以非晶晶化的方式形核生长；纳米晶保护性氧化膜的形成早于纳米晶粒的粗化。根据有效扩散系数修正的Wagner理论,Ni-12Cr合金在800 ℃发生由内氧化向外氧化转变的临界晶粒尺寸约为94 nm。纳米晶的氧化动力学曲线分为两个阶段,转折点约为氧化1 h。两阶段均符合抛物线规律,抛物线速率常数k_p分别为1.76×10^-13和1.58×10^-14 cm²·s^-1。

以海洋假交替单胞菌P. lipolytica的野生菌株 (WT) 与产色菌株 (∆hmgA) 为模式菌株,重点研究海洋细菌分泌黑色素加速不锈钢腐蚀的行为和机理。通过扫描电镜 (SEM)、激光共聚焦显微镜 (CLSM)、X射线衍射 (XRD) 和电化学等手段证明了WT菌株不会造成不锈钢腐蚀,不锈钢在含WT的培养液中依然会形成完整的钝化膜；而∆hmgA菌株会在分泌黑色素的同时,在不锈钢表面形成矿化位点,从而破坏了不锈钢表面的钝化膜,造成严重的点蚀。不锈钢在细菌黑色素提取液中也会形成点蚀,但由于没有细菌参与,不锈钢的钝化膜相对完整,因此点蚀程度较轻。本文研究在含有产色细菌和黑色素物质的环境条件下不锈钢的腐蚀机理以及黑色素对钝化膜形成和点蚀发展的影响机制,从而丰富和拓展产色菌和细菌色素对金属腐蚀的机理。

采用金相显微镜、XRD、电化学实验和慢应变速率拉伸等实验方法,研究了不同热处理工艺对超级13Cr不锈钢在饱和CO₂油田地层水中腐蚀行为的影响。结果表明,超级13Cr不锈钢经620 ℃回火处理后产生逆变奥氏体,二次回火处理会增加材料中逆变奥氏体的含量。不同热处理工艺下的超级13Cr不锈钢在饱和CO₂的油田地层水溶液中的极化曲线均存在明显钝化区间。与供货态相比,回火工艺使超级13Cr不锈钢耐蚀性下降,但二次回火能够提高材料的耐蚀性。超级13Cr耐蚀性与逆变奥氏体含量有关。淬火试样应力腐蚀开裂 (SCC) 敏感性最高。淬火试样、550和690 ℃回火试样的SCC机制为氢致开裂。620 ℃回火及二次回火试样因逆变奥氏体的存在,SCC敏感性降低,其开裂机制为混合断裂机制。

采用二次阳极氧化法在3种不同的含氟电解质 (F^-、BF₄^-、F^--BF₄^-) 中制备了TiO₂纳米管阵列。通过SEM、XRD、UV-vis DRS、PL等手段对所制备的TiO₂纳米管阵列形貌、结构、光响应能力以及光生载流子分离效率进行对比研究,同时在开闭可见光条件下进行光电化学性能测试。结果显示,用含NH₄F、NH₄BF₄和H₂O的乙二醇复合电解液制备的TiO₂纳米管阵列相比于传统单种含氟电解液,具有更规整的结构,光吸收更强,光生载流子分离效率更高,对304不锈钢具有更好的光生阴极保护作用。

对比分析了不同Mo含量的316L、904L、S31254和S31254-B奥氏体不锈钢在10%NaCl溶液中的腐蚀行为,及其固溶处理、低温时效处理对其耐蚀性的影响；利用扫描电子显微镜、电化学极化曲线和电化学阻抗谱对4种不锈钢的显微组织、耐蚀性和表面腐蚀形貌进行了分析。结果表明：4种不锈钢在10%NaCl溶液中有不同的耐蚀性能,耐蚀性排序为：低温时效态>固溶态,S31254-B>S31254>904L>316L。Mo含量的提高、微量合金元素B加入奥氏体、低温时效处理均有利于提升材料的耐蚀性能。B促使表面形成富Cr、Mo氧化物的钝化膜,提升钝化层的致密化,减缓晶界处贫Cr、贫Mo区,提高耐蚀性。

利用电化学测量技术、表面表征技术和失重实验研究了Q235低碳钢在同一溶解氧不同浓度NaHCO₃溶液中的活化/钝化行为。研究表明,Q235钢在浸泡初期和后期,腐蚀行为显著不同,尤其是在低浓度NaHCO₃溶液中,这与样品表面覆盖的腐蚀产物有关。在高溶解氧条件下,HCO₃^-浓度影响低碳钢的腐蚀动力学。当HCO₃^-浓度较低时,低碳钢腐蚀反应主要受电荷转移过程控制；而在高浓度NaHCO₃溶液中,腐蚀反应则主要受扩散过程控制。HCO₃^-通过影响Q235钢表面腐蚀产物形态及致密度进而影响Q235钢的腐蚀速率。随HCO₃^-浓度的增加,腐蚀产物致密度增加,保护性增强,Q235钢腐蚀速率降低。

通过动电位极化曲线、电化学阻抗图谱、Mott-Schottky曲线和慢应变速率拉伸实验研究了pH值对X100管线钢在CO₃^2-/HCO₃^-溶液中的电化学与应力腐蚀行为的影响。结果表明,随pH值升高,X100管线钢表面膜厚度与致密性提高,点蚀电位提高；高pH-SCC敏感性降低。

通过浸泡腐蚀实验与高温高压电化学测试,研究了J55钢在1.0 MPa CO₂、0.3 MPa H₂S及1.0 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S气体组分下的腐蚀特征,并采用XRD、SEM和EDS分析腐蚀产物膜组成与形貌。结果显示,溶液中气体组分为H₂S及CO₂+H₂S下的腐蚀速率相近,其表面产物为FeS。在只含H₂S气体时,J55钢的表面FeS产物膜致密；而在CO₂氛围下J55钢的腐蚀速率最高,其产物为疏松、覆盖率较低的FeCO₃。高温高压原位电化学测试显示,不含腐蚀气体时溶液介质对J55钢的腐蚀表现为阴极控制；加入H₂S使腐蚀转为阳极控制,腐蚀电位明显升高；而CO₂的加入能强化阴极控制效果,同时降低腐蚀电位；溶液中CO₂与H₂S共存时,CO₂使FeS的成膜电位增加。EIS图显示,J55钢在不含腐蚀性气体时极化电阻最大,仅含CO₂时极化电阻最小,仅含H₂S时出现高频容抗弧与低频容抗弧两个时间常数。

通过电化学阻抗谱、极化曲线、扫描电镜和原子力显微镜等测试对比了不同卤素阴离子的咪唑基离子液体对X70钢在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中的缓蚀性能。结果表明,它们都属于混合型缓蚀剂,均可以有效地抑制X70钢的腐蚀；且随着缓蚀剂浓度的增大,缓蚀效率逐渐增大；在浓度为5 mmol/L时,缓蚀效率达到最大。1-乙烯基-3-丁基咪唑碘盐 ([VBIM]I) 的缓蚀效率最高,其次为1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐 ([VBIM]Cl),而1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐 ([VBIM]Br) 的最低,这主要归因于I^-的特异性吸附。所研究离子液体缓蚀剂的阴离子和阳离子之间存在协同缓蚀作用,即离子液体的阴离子和阳离子都参与了对金属的缓蚀。

走访我国华中地区在役和在建的地铁站点隧道环境,调查钢轨腐蚀状况。对隧道内水质化学成分、钢轨腐蚀产物微观形貌及物相结构进行观察和分析。结果表明,按照钢轨腐蚀程度不同,结合隧道内水质化学成分,可以将钢轨的腐蚀环境分为潮湿大气、污水浸泡、水泥砂浆覆盖及杂散电流。在上述4类服役和存放环境下,钢轨的腐蚀程度均不相同：潮湿大气腐蚀条件下钢轨 (在役) 腐蚀产物致密、稳定,具有一定的保护性。污水浸泡与水泥覆盖条件下,钢轨 (在建) 发生了Cl^-参与下的鼓泡状局部腐蚀和氧化层全面腐蚀,而杂散电流腐蚀 (在用) 则直接造成了轨底缺损,是目前所见腐蚀速率最快、程度最重的钢轨腐蚀情况。针对不同环境下的钢轨腐蚀,提出了相应防护措施建议。

以磷酸盐为基础成膜剂,添加稀土钝化剂与硅烷偶联剂,研制了一种无取向电工钢用绝缘环保涂料,对添加不同助剂的涂层的显微形貌、电化学性能、成分组成和盐雾性能进行了表征和测试。结果表明,在成膜剂中添加稀土钝化剂可有效填补涂层中的孔洞,进一步添加硅烷偶联剂可分散稀土盐沉淀,使复合涂层表面更均匀且无明显缺陷。电化学测试结果显示复合涂层的腐蚀电流密度最小,极化电阻值最大,结合盐雾测试结果表明其具有出色的耐腐蚀性能。此外,复合涂层的层间电阻、附着力及铅笔硬度等性能均优于工业标准。

为了研究杂散电流作用下混凝土等导电基体中钢筋腐蚀的宏观分布规律,开展了三维电场的有限元模拟和基于仿混凝土材料的钢筋腐蚀实验。建立三根钢筋嵌入矩形基体的有限元模型来开展数值模拟研究,讨论钢筋的锈蚀状态和基体的杂散电流电场,并进行参数分析。然后使用与数值模型相同尺寸的试件来开展腐蚀实验,将得到的钢筋腐蚀速率与模拟结果进行了对比。结果表明,应用界面极化反应与外加Maxwell宏观电场相结合的方法,可以实现杂散电流作用下钢筋腐蚀速率与基体电场的有限元模拟。此外,通过对透明基体试件的观察和三维激光扫描,可以定性和定量地评估腐蚀量的分布。

利用电化学方法测量316L不锈钢在不同浓度磷酸溶液中的极化曲线、电化学阻抗、恒电位极化曲线和M-S曲线,利用XPS技术对钝化膜的成分进行表征。结果表明,316L不锈钢在空气中和磷酸溶液中形成的钝化膜均具有双层结构,内层主要含Cr₂O₃,在空气中形成的钝化膜外层为Fe的氧化物和氢氧化物,在磷酸溶液中形成的钝化膜外层则为Fe的氧化物和磷酸盐。当磷酸浓度小于1 mol/L时,316L不锈钢表面钝化膜受到的破坏较小,其依旧维持较好的耐腐蚀性,随着腐蚀时间的延长,钝化膜会由致密变疏松；当磷酸浓度大于1 mol/L时,表面钝化膜受到的破坏较为严重,耐腐蚀性明显降低,钝化膜变薄且疏松,但是难溶腐蚀产物的生成相对减缓了钝化膜被破坏的进程。

采用干、湿周期浸润法、电化学方法,结合X射线衍射仪 (XRD)、场发射原子探针显微镜 (FE-EPMA) 等现代表面分析技术,研究了Q690贝氏体桥梁钢及其焊接接头在模拟乡村大气环境中的腐蚀动力学规律及机理。结果表明,在整个腐蚀周期内,Q690钢及其焊接接头腐蚀动力学过程可以分为两个阶段,即n>1的加速腐蚀阶段和n<1的减速腐蚀阶段。腐蚀前期,因Q690钢焊接接头母材、热影响区和焊缝区存在明显显微组织差异,形成了以焊缝、热影响区为阳极、母材为阴极的电偶腐蚀对,导致其耐蚀性比母材要差；腐蚀后期,稳定锈层的形成缩小了Q690钢及焊接接头之间的耐蚀性差异。

通过扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析仪 (EDS) 和电化学工作站研究了不同磁场强度下铝镁合金的腐蚀行为,探索了磁场强度对不同物相特性铝镁合金腐蚀行为的作用规律。研究结果表明：与普通环境相比,磁场中Al-3.0Mg-xRE/Fe合金的腐蚀电位、点蚀电位均升高,腐蚀电流密度降低,浸泡后点蚀坑数量和尺寸均减少,磁场能够一定程度地降低Al-3.0Mg-xRE/Fe合金的腐蚀和点蚀敏感性及腐蚀速率。随着磁场强度的增高,磁场抑制合金腐蚀的作用增强。

针对垃圾电站锅炉受热面日益严重的腐蚀问题,以经典的腐蚀曲线为对象,对垃圾炉四管受热面的腐蚀速率规律做了分析和归纳,并对在全温域内随管道壁温变化的腐蚀机理进行了综述。提炼出腐蚀速度曲线具有双峰、突变、虚实等三个显著特征。根据从低到高的壁温变化,对腐蚀速率按照电化学腐蚀和高温腐蚀两部分分别进行了评述并分段解构,根据不同壁温度区间腐蚀规律和机理进行了系统论述。探讨了烟温对腐蚀速率的影响,最后对腐蚀速率曲线的时效性进行了进一步的探讨。

通过微观形貌观察及EPMA面扫描对钢中元素分布情况的观察分析,对热轧含铜耐候钢开裂部位进行了研究。对Mn、S在热轧含铜钢及氧化皮中的分布特征进行了初步讨论,对比分析了富Cu相在热轧和未轧制含铜钢中不同的富集特征,提出了热轧含Cu耐候钢裂纹开裂的三种模式,在热轧应力的作用下,钢晶界氧化、晶界处钢的内氧化与富Cu相在裂纹中的富集都会促使钢进一步发生较严重的开裂。

研究了碳钢在模拟海洋大气环境中的腐蚀特征,探讨了紫外线及Cl^-对碳钢腐蚀行为的影响。采用双束聚焦离子束系统考察了碳钢点蚀孔洞中点蚀产物三维形貌特征,利用X射线透射仪检测点蚀产物的立体构造。结果表明,在薄液膜环境中,在紫外光线辐照条件下碳钢表面发生钝化,在海洋大气环境中碳钢因Cl^-的侵蚀作用,表面发生明显的点蚀现象。点蚀发展后长大为三维核壳结构的花样点蚀产物,点蚀花的核心Cl^-浓度高、氧含量极低,而点蚀花壳上的Cl^-浓度低、氧含量较高。点蚀底部Cl^-浓度最高,具有自催化效应腐蚀机制。

针对免涂装耐候钢使用过程中暴露出的锈液流挂问题,设计了一种耐候钢锈层稳定化处理液,并对稳定化处理后的耐候钢进行了半年的大气暴晒实验。分析了耐候钢稳定锈层形成过程中,锈层的结构及演化行为。腐蚀动力学曲线结果表明：耐候钢表面锈层经过4个阶段逐渐达到稳定状态,每个阶段的增 (失) 重均呈线性变化。锈层中Cu、Cr富集提高了锈层电化学保护性能,缩短了稳定化进程。

基于简化修正压力场理论 (SMCFT),考虑锈蚀后梁的保护层变化、箍筋的锈蚀率和屈服强度等方面的修正,收集并整理了现有文献中的纤维增强复合材料 (FRP) 加固锈蚀箍筋混凝土梁的58组试验数据以及3个计算模型,结合已有试验结果对比分析,证明本文模型的计算值与试验值比值的平均值和方差最小,体现了该FRP加固锈蚀箍筋混凝土梁计算模型的有效性。

在前期研究工作基础上,在Al-Zn-Ga-Si低电位牺牲阳极材料中分别添加Sn、Bi、Ti、Sb等合金元素改善阳极综合性能。通过常规海水环境中的电化学性能测试,在制备的多种阳极材料中遴选出符合要求的低驱动电位牺牲阳极材料。将遴选出的综合电化学性能良好的Al-Zn-Ga-Si-Sb阳极进行模拟深浅海交变环境电化学性能测试,考察Sb含量对阳极电化学性能影响；采用三维视频和宏观表征来分析Sb对溶解形貌的影响。实验结果表明,添加适量Sb可以促进阳极材料的均匀活化溶解,提高复杂环境下阳极活化性能,并减少局部腐蚀的作用,当Sb含量为0.5% (质量分数) 时阳极综合电化学性能良好,满足高强钢阴极保护准则要求,可进一步开发Al-Zn-Ga-Si-0.5Sb牺牲阳极在深浅海交变环境下的高强钢阴极保护应用。

概述了近年来高熵涂层的主要制备手段,重点介绍了磁控溅射和激光熔覆的制备参数对涂层组织结构以及性能的影响。对合金化过程以及特殊元素的作用进行了讨论,重点针对耐腐蚀以及抗氧化性能。对涂层失效的基本物理和化学机理进行说明,并简要总结了高熵涂层具有优异抗氧化性能的原因,探索其在海洋腐蚀、航空航天等特殊环境下的关键应用,在此基础上对高熵合金的未来研究重点进行了总结。

垃圾焚烧电站水冷壁高温腐蚀是影响垃圾焚烧炉稳定运行的重要因素,为了提高垃圾焚烧炉运行的安全性,研究者大多从基材的选择、施加表面防护涂层、温度控制等方面进行了研究。本文则主要针对施加表面涂层方面,研究了锅炉水冷壁镍基涂层高温氯腐蚀性能,利用SEM、EDS、XRD和光学显微镜等对合金涂层进行表面形貌和组织结构分析,并沿涂层深度方向进行维氏硬度测试和组织成分检测,探究其抗氯腐蚀机理。结果表明,镍基涂层在高温下耐腐蚀能力强,组织致密,没有孔隙、裂纹等较大缺陷,能够较好地耐氯盐腐蚀,保护垃圾焚烧炉水冷壁。