金屬腐蝕學的案例
書籍－－金屬材料的腐蝕疲勞
希望對朋友們有幫助啊
金屬材料的腐蝕疲勞.part1.rar
金屬材料的腐蝕疲勞.part2.rar
如何有效防止切削液對金屬的腐蝕
切削液在循環使用中易混入鐵屑、粉塵、油污等雜質，這些雜質會破壞切削液的防銹體系，還會在金屬表面形成電化學反應，加速腐蝕，需及時通過過濾、撇油等方式清理雜質，保持切削液清潔。定期檢測切削液的 pH 值、濃度、防銹性等關鍵指標，若 pH 值偏移、濃度降低，需及時補充原液或添加防銹劑進行調整，維持其防銹性能穩定。夏季高溫高濕環境下，切削液易滋生細菌導致變質，產生酸性物質降低 pH 值，加劇金屬腐蝕，需做好抑菌處理，定期添加殺菌劑，同時保持車間通風干燥，降低環境濕度對金屬的影響。 做好加工后處理與設備防護，阻斷腐蝕條件。
工件加工完成后，及時清理表面殘留的切削液，根據需求進行清洗、干燥、防銹處理，避免切削液中的成分在金屬表面長時間殘留引發腐蝕；對于暫時不加工的工件，做好密封儲存，放置在干燥環境中。加工設備停機后，清理設備導軌、刀架等金屬部件上的切削液，做好清潔與防銹保養，定期檢查設備儲液箱、管道，防止切削液滲漏殘留，對設備金屬部件造成長期腐蝕。 防止切削液腐蝕金屬是系統性工作，核心在于實現切削液與金屬材質的精準匹配，通過規范使用、精細化維護，維持切削液性能穩定，阻斷金屬腐蝕的發生條件，才能在發揮切削液加工作用的同時，保障金屬工件與設備的完好性。
展開 混凝土中鋼筋的電化學腐蝕模擬 ￥1000
混凝土中鋼筋的腐蝕是指鋼筋與混凝土中的水和氧氣反應，導致鋼筋表面產生氧化物，進而引發鋼筋的腐蝕和破壞。混凝土中的水和氧氣是腐蝕的主要因素之一。當水滲入混凝土中的微縫隙和孔隙時，可以與鋼筋表面的氧氣反應，形成氧化物。這個過程是一個電化學過程，涉及到陰極和陽極反應。鋼筋在環境中處于陰極的區域，而氧氣反應位于陽極的區域。在這種電化學反應中，鋼筋表面上的氧化物會導致鋼筋的腐蝕和銹蝕。
本案例建立了一鋼筋混凝土結構簡化模型，基于COMSOL軟件中的三次電流分布模塊和固體力學模塊，仿真模擬得到了鋼筋氧化腐蝕過程中的電化學場、鋼筋的腐蝕層厚度以及破壞區域變化，仿真結果如圖所示：
電化學場
腐蝕層厚度
腐蝕破壞區域
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
展開 PVD涂層 金屬表面處理PVD鍍 膜特點：增壽、增硬、增值,并以其硬高度、高耐磨、強抗腐蝕性、抗高溫
.有色金屬材料成型，如：鋁合金；銅合金；已涂層材料（渡鋅板等）。
.冷鍛成型，如:汽車制造行業中冷墩、擠鍛、沖擊擠壓等。
.金屬粉末壓實，如粉末冶金行業。
使用效果：舉例說明：（汽車高強度支架部件）無涂層前生產不到100模次就需要修模，經過XR-S涂層處理后生產8000模次涂層才被磨損，經拋光后再涂層，像新模具一樣使用。
壓鑄成型
XR-D涂層具有的高硬度、抗高溫、高耐磨、耐腐蝕及極好的化學惰性、紅硬性使它在壓鑄成型行業有著無與倫比的效果，幫助模具解決粘膜與沖蝕，延緩龜裂的發生，從而提高模具的使用壽命，減少修模，提高生產效率及降低產品不良率，降低后續加工工序，節省生產成本，縮短交期，提升企業的綜合競爭力。
XR-D涂層的優勢：
.提高模具使用壽命
.減少修模次數
.解決粘膜與沖蝕
.延緩模具龜裂發生的時間
.降低生產成本
.提升生產效率
.提升產品表明質量，減少產品后加工工序
.節能環保
XR-D涂層應用領域
.鋁合金壓鑄模及鑲件
.銅合金壓鑄模及鑲件
.鎂合金壓鑄模及鑲件
.鋅合金壓鑄模及鑲件
.熱擠壓模
.熱鍛模
壓鑄成型模具在生產中遇到的問題
1. 沖蝕，由于模具表面受到高溫液態合金高速摩擦造成的表面磨損。
2. 侵蝕，是指在熔融合金和模具表面發生化學反應。
3. 熱疲勞龜裂，是指模具表面受冷熱不斷交變應力，超過熱疲勞強度模具表面發生的微小裂變。
4. 黏著，是指壓鑄產品與模具之間粘合，造成產品和模具的表面損傷。
注塑成型
注塑成型過程中由于大量使用加玻纖材料及工程塑料的使用給模具帶來嚴重的磨損和腐蝕，以及模具在運行時產生與模具鋼材本身的摩擦磨損，XR-I系列涂層的高硬度、坑腐蝕性及很好的耐磨性，幫助塑膠模具在對抗磨損與腐蝕至關重要，以提高模具使用效率的高韌性、耐磨性、抗腐蝕性及低摩擦特性。
展開 
腐蝕介質擴散行為的分子動力學模擬
關鍵詞：Materials Studio，分子動力學模擬，均方位移，擴散系數
內容摘要：
? 腐蝕是工業生產過程中一個極為突出的問題，造成了巨大的經濟損失和安全隱患。在眾多的防腐蝕措施之中，添加緩蝕劑是廣泛采用的方法之一。
? 常用的緩蝕劑主要為吸附型緩蝕劑，它可穩定吸附在金屬表面并在金屬表面形成致密的保護膜，阻礙腐蝕介質向金屬表面遷移擴散，以達到抑制或延緩腐蝕的目的。
計算方法：本文所有模擬工作均由 Accelrys 公司開發的Materials Studio 軟件包完成，力場為 COMPASS力場，它能夠準確給出孤立體系和凝聚態的結構與性質。
利用 Visualizer 模塊構建基礎分子模型
腐蝕介質粒子：HCO3- 、H3O+、H2O以及咪睉啉類緩蝕劑分子
建立界面模型
利用 amorphous cell 模塊分別構建包含緩蝕劑分子的無定形組織結構，采用(NVT)進行分子動力學模擬，平衡后統計體系密度的平均值，并把該值作為計算體系中緩蝕劑膜的密度。模擬體系由三層結構組成:第一層為 Fe(001)面；第二層為包含80個緩蝕劑分子和1個腐蝕介質粒子的無定形組織結構；第三層是厚度為 2nm的真空層。如圖為本文模擬所需的計算模型：
模型結構優化
使用Forcite 模塊對上述模型分別進行結構優化，使其達到最佳的模型結構和穩定的能量體系。
展開 電化學阻抗譜測試技術：簡要回顧和挑戰 | 用阻抗譜測試鎂合金腐蝕速率？
在既有的認識中，電化學阻抗譜是測試工作電極電化學阻抗的利器，在研究中大多采用電化學阻抗譜分析工作電極電化學反應的阻抗特征，通過構造模擬等效電路分析電極電化學反應的構成要素，但是很少有關于采用電化學阻抗譜分析電化學反應速率的報道。本文介紹了采用電化學阻抗譜測試工作電極的腐蝕速率，值得閱讀、思考和關注。
鎂(Mg)及其合金作為研究對象，在近二十年來引起了科學界的極大興趣。從實用角度來看，Mg是最輕的結構金屬材料，可以減少燃料消耗，從而減少溫室氣體排放。這些使得它在汽車和航空航天行業的應用前景良好。此外，鎂合金在臨床應用中也常用作可生物降解的植入物。鎂具有良好的生物相容性，是數百種人體代謝過程中的重要元素。然而，鎂是最具化學活性的金屬之一，其耐腐蝕性是限制甚至阻止其在實際服役條件下使用的關鍵因素之一。因此，獲得腐蝕速率的定量值對于鎂合金組織的壽命預測和腐蝕防護能力比較評估而言，顯得十分重要。
由于許多鎂合金的腐蝕速率值，往往會隨著暴露時間而發生非常顯著的變化，直到達到穩定狀態。因此需要在長時間的測試中測量這些值。雖然測量腐蝕速率的常用方法有失重法、析氫法和極化曲線法，但使用電化學阻抗譜法(EIS)測定腐蝕速率的方法相對較少。EIS技術的非破壞性、高精度，可重復性，以及對微小腐蝕速率測定的可靠性，該技術似乎最適合于監測腐蝕速率值，且遠低于其他技術所測量的腐蝕速率。
從科學技術的角度來看，用電化學方法測量鎂合金腐蝕速率的可實現性現在是值得懷疑的。許多研究人員通過EIS或極化曲線計算出的鎂合金腐蝕速率值，比通過重量或析氫試驗得到的值低2倍，或者更多。這也就更不用說，通過EIS估算的腐蝕速率值與析氫試驗之間獲得極好的相關性研究了。然而，這些研究僅限于腐蝕的初始階段(僅幾個小時或一天)。
展開 金屬學基本知識
當溶質原子與溶劑原子的直徑、電化學性質等相近時，一般形成置換固溶體，Mn、Cr、Si、Ni、Mo等元素都能與鐵形成置換固濟體。例如，在1Crl8Ni9Ti不銹鋼中，Cr原子和Ni原子代替部分Fe原子，占據了~'-Fe晶格的某些結點位置從而形成置換固溶體。若
lammps在金屬位錯動力學上的應用
1、位錯動力學計算模擬介紹
位錯在材料科學 中，指晶體材料 的一種內部微觀缺陷，即原子的局部不規則排列（晶體學缺陷）。從幾何角度看，位錯屬于一種線缺陷 ，可視為晶體中已滑移 部分與未滑移部分的分界線，其存在對材料的物理性能，尤其是力學性能，具有極大的影響。位錯動力學在材料行為的介觀機制研究具有重要的意義。
金屬材料在單向拉伸時，由彈性階段轉為塑性階段，其內在機理為晶格畸變不能滿足原子穩定排列存在，產生位錯滑移，位錯的運動可以體現原子差排組織的運動。研究位錯運動規律，就是在研究晶體內原子組的運動規律。研究單個位錯的運動問題，可以更準確清晰地理解認知位錯運動的規律，從而得出定量的計算結果。對于研究工具，主要是分子動力學。分子動力學計算是利用原子間的勢函數關系，對每個原子的獨立運動進行計算，是分子運動計算的基礎運算工具，計算結果依靠勢函數，準確度高，可靠性大，但是計算量大，時間成本高。分子動力學適合對少量位錯的運動進行精準計算。本次我們討論研究的是單獨位錯運動的定量計算，所以適合運動分子動力學的方法進行。
2、模擬案例
初始模型
比如研究Fe-Cr里單一位錯的運動機制。使用atomsk建造一個單一位錯，將建造的數據文件導入lammps中，因為位錯容易在滑移面發生滑移，所以對于bcc結構的鐵素體首要模擬的是材料在110面向111方向滑移。
模擬過程
在弛豫、溫度0K條件下，對刃位錯模型沿x軸，對螺位錯模型沿z軸施加一個持續不變的切應力，由（文獻）可知位錯的派納力在150Mpa以內，所以每組不同合金元素的模型，從0~150Mpa做151組不同切應力下位錯運動計算。
展開 上傳一個焊接金屬學的課件和試卷
焊接金屬學的課件和試卷，第一次發帖，多多關照
基于ABAQUS的金屬管高速碰撞的動力學仿真分析
圖3金屬管的變形
4.2云圖
由圖3可知金屬管的大變形行為只發生在接觸處，那么對接觸處的應該應變進行分析，圖4進一步給出金屬管的PEEQ、mises應力云圖。圖中進一步發現接觸中心點處最容易出現金屬管的破壞失效，而沿接觸中心往外，應力逐漸擴散開來，邊緣處幾乎不會發生金屬管的破壞。
圖4金屬管的PEEQ、mises應力云圖（A）PEEQ云圖（B）mises應力云圖
4.3能量曲線
從能量的角度對物體的變形甚至失效行為進行深入分析是仿真相比試驗的最大優勢之處。本案例同樣可以通過提取金屬管碰撞過程中的動能、內能以及系統總能量的變化來理解整個高速碰撞過程。碰撞過程中的能量及能量比變化曲線如圖5所示，其中圖5a1表示能量變化曲線，圖5a2表示能量比變化曲線。圖中發現，在整個碰撞過程中，內能是處于不斷增加直至平衡不變的狀態，與之相反，動能逐漸減小直至穩定在0附近左右，此時碰撞結束，兩金屬管相對靜止，不在有相對位移的變化，而總的能量是緩慢上升的，這是因為整個碰撞過程中，模型有額外的能量輸出，也就是定義了旋轉角速度帶來的動能。另外從圖5a2可以看出，能量比尖峰出現在25μs左右，表明此時金屬管出現大的破壞失效，之后曲線開始急劇下降，說明金屬管在接觸后發生的失效帶走了大部分的動能，之后曲線緩慢上升趨于平緩，維持在5J左右。這是由于兩者處于相對靜止，動能降為零導致的。
圖5能量及能量比變化曲線a1能量變化曲線a2能量比變化曲線
5總結
基于ABAQUS仿真平臺，通過顯示動力學模塊進行對稱金屬管的動力學仿真分析并通過應力應變云圖、金屬管變形情況以及能量曲線分析方式對諸如工程中的碰撞及跌落問題有了一定的認知，本案例能夠為工業生產過程中的碰撞及從產品跌落提供一定的參考意義。
展開 香港城大呂堅院士團隊《AFM》：高熵金屬玻璃電化學析氫！
圖4.電化學行為。在掃描速率為5 mV s-1下，a, 1.0 M和b, 0.1 M KOH溶液中HEMG及對照組的極化曲線；c，Tafel slopes；d，電化學HER活性比較;e，HEMG在1.0 M和0.1 M KOH溶液反應穩定性。
圖5. DFT模擬。a，Pt5Pd3P2納米晶不同局域配位環境引起的吉布斯自由能(ΔGH*)變化;b，在Pt3Pd2和Pt5Pd3P2納米晶表面的Pt-Pd-Pd空心位點上H*吸附的局部化學環境與相應的ΔGH*數值；c，(b)中相鄰環境不同的Pt-Pd-Pd位點的d-PDOS;黑色虛線表示費米能級、黑色實線、棕色實線和虛線突出顯示相應的d帶中心。d，無P配位和e, 有P配位的電子密度差比較;紅色和藍色分別表示電子的消耗和富集，單位為e/?3。
本工作采用簡便、可大規模生產的單輥甩帶法(百萬噸級)制備了高熵金屬玻璃合金催化劑（原子成分為PdPtCuNiP）用于在堿性和酸性條件下電化學析氫行為研究。此合金作為電解水催化劑，在催化效率和穩定性方面均表現出良好的催化性能。實驗表明，通過一步脫合金的方法形成的納米海綿狀多孔形貌，同時伴有納米晶形成并富集在孔周圍，極大地提高了電化學活性位點。此外，通過DFT計算證實，脫合金誘導在表面自發形成的納米晶同時在水分子分解和H*的吸附/解吸過程中可有效降低其能量勢壘。本研究為設計高效、穩定的電解水合金催化劑提供了直接的實驗理論依據，更重要的是為設計亞穩態金屬合金催化劑在能源催化領域的廣泛應用提供了新的思路。
【作者簡介】
賈喆博士（第一作者）：現任澳大利亞新南威爾士大學博士后研究員（UNSW Faculty Supported Postdoc Fellow）。
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干鑄造學金屬，廢鋼18種常存元素每個鑄造人的必修課
稀土元素也可以提高鋼的抗氧化性和抗腐蝕性。抗氧化性的效果超過硅、鋁、鈦等元素。它能改善鋼的流動性，減少非金屬夾雜，使鋼的組織致密、純凈。
普通低合金鋼中加入適當的稀土元素，有良好的脫氧去硫作用，提高沖擊韌性（特別是低溫韌性），改善各向異性性能。稀土元素在鐵鉻鋁合金中增加合金的抗氧能力，在高溫下保持鋼的細晶粒，提高高溫強度，因而使電熱合金的壽命得到顯著提高。
（16）N 氮能部分用于鐵中，有固溶強化和提高淬透性的作用，但不顯著。由于氮化物在晶界上析出，能提高晶界高溫強度，增加鋼的蠕變強度。與鋼中其他元素化合，有沉淀硬化作用。對鋼抗腐蝕性能不顯著，但鋼的表面滲氮后，不僅增加其硬度和耐磨性，也顯著改善抗腐蝕性。在低碳鋼中殘留氮會導致時效脆性。
（17）S 提高硫和錳的含量，可以改善鋼的被切削性能，在易切削鋼中，硫作為有益元素加入。硫在鋼中偏析嚴重。惡化鋼的質量，在高溫下，降低鋼的塑性，是一種有害元素，它以熔點較低的FeS形式存在。單獨存在的FeS的熔點只有1190℃，而在鋼中與鐵形成共晶體的共晶溫度更低，只有988℃，當鋼凝固時，硫化鐵析集在原生晶界處。鋼1100～1200℃進行軋制時，晶界上的FeS就將熔化，大大的削弱了晶粒之間的結合力，導致鋼的熱脆現象，因此對硫應嚴加控制。一般控制在0.020%～0.050%。為防止因硫導致的脆性，應加足夠的錳，使其形成熔點較高的MnS。若鋼中含流量偏高，焊接時由于SO2的產生，將在焊接金屬內形成氣孔和疏松。
（18）P 磷在鋼中固溶強化和冷作硬化作用強。作為合金元素加入低合金結構鋼中，能提高其強度和鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能。磷與硫和錳聯合使用，能增加鋼的被切削性能，增加加工件的表面質量，用于易切削鋼，所以易切削鋼含磷也比較高。
展開 倫敦帝國理工學院：低成本電化學多金屬4D打印
電化學增材制造（ECAM）是倫敦帝國理工學院（ICL）開發的低成本金屬制造的新方法。ICL團隊于2017年8月對Advanced Materials Technologies的技術展示進行了擴展，最近發表了一篇關于ECAM 4D打印潛力的論文。
Billy Wu博士是新的ECAM科學報告文章的三位作者之一。在擔任ICL戴森設計工程學院能源與制造高級講師期間，Wu博士還是該大學的增材制造網絡（AMN）的聯合負責人。
ECAM 3D打印的樣本 拼寫出倫敦帝國理工學院的縮寫
無激光金屬增材制造
ECAM是一種基于電鍍原理的制造方法，通常用于為珠寶首飾添加更多有價值的金屬層。它使用帶電金屬離子的液體溶液作為原料，在與帶負電的銅床接觸時產生固體金屬層。如Wu博士所解釋的，用于該過程的常用材料包括“銅，鋅，鎳和錫”，盡管也可以使用合金。“基本上，”他補充道，“任何可以電鍍的金屬都可以用于ECAM工藝。”
例如，依賴于激光功率的電化學工藝優于其他金屬制造技術的益處之一是，將多種金屬熔合在一起變得更容易。反過來，這使科學家們可以嘗試不同的材料組合，并探索單一金屬結構中不可能實現的可能性。一種這樣的可能性是產生4D打印金屬物體，即在制造之后能夠變形的物體。正如Wu博士所說，這是該團隊最新報告的關鍵發展之一，“我們現在已經展示了使用多種金屬進行打印的能力。”
“由于兩種不同金屬的熱膨脹系數存在差異，因此我們能夠設計出可隨溫度變化的4D結構。”
適用于高溫應用的4D打印
正如Wu博士在我們的談話中正確指出的那樣，4D打印通常僅限于聚合物，例如蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）可展開的桁架和代爾夫特理工大學（TU Delft）的自動折疊郁金香。“然而，”他補充說，“這些[聚合物]受其工作溫度的限制。”
展開 分子動力學模擬微觀結構對金屬納米玻璃塑性變形行為的影響
【引言】
金屬納米玻璃是納米尺度上玻璃態材料。納米玻璃顆粒冷壓實后，可以獲得玻璃-玻璃界面連接形成的金屬納米玻璃。最近，計算機模擬和能量色散X射線光譜方法證明，晶粒內部和界面之間存在成分梯度。金屬納米玻璃性質與玻璃-玻璃界面密切相關，但是結構無序和界面寬度窄，加劇了研究難度。模擬金屬納米玻璃的變形機理發現，晶粒尺寸影響塑性響應，結構從非定域變形到剪切帶的過渡。玻璃-玻璃界面的缺陷短程有序充當了剪切轉變區的成核位點。在納米玻璃制備方面，即顆粒的惰性氣體冷凝和冷壓實，預測玻璃-玻璃界面中的缺陷短程有序也受到了變形過程的影響。本文通過分子動力學研究發現，玻璃狀顆粒固結后，納米玻璃界面是接觸區域中拓撲不匹配和剪切過程，這種粒子衍生模型明顯不同于現有的體相衍生微觀結構模型。本文也分析了金屬納米玻璃的整體變形行為與微觀結構和界面特性的相關性。
【成果簡介】
近日，德國達姆施塔特工業大學的Omar Adjaoud（通訊）作者等人，采用分子動力學模擬方法，研究了微觀結構對Cu64Zr36納米玻璃塑性變形行為的影響。分析了兩種制備納米玻璃的方法：一種是化學均勻和不均勻的納米顆粒冷壓獲得的納米玻璃；另一種是體相衍生的多面體組裝而成的納米玻璃。對兩種類型的微結構研究發現，顆粒衍生的納米玻璃的界面體積分數明顯高于體相衍生的納米玻璃的界面體積分數。兩種玻璃的單軸載荷具有不同的塑性響應：顆粒衍生的樣品在屈服時，沒有應力下降，應變局部化非常小和沒有應變軟化；大塊衍生的樣品出現應力下降，應變軟化和大的局部應變。這與兩種玻璃的玻璃-玻璃界面結構的不同類型有關。因此，金屬納米玻璃的宏觀變形行為與玻璃-玻璃界面結構和拓撲結構密切相關，而玻璃-玻璃界面的結構和拓撲結構又與加工工藝有關。
展開 《Sci Adv》綜述：控制鋅金屬電極電化學生長，實現低成本可充電儲能系統!
作者建議按照微結構的幾何形狀和堆積方式對于Zn電化學沉積形貌進行更加科學和精確的比較。
Zn金屬電化學沉積過程的復雜性為研究其理化過程和相互作用，尤其是為在原子尺度下研究SEI層的組成結構及其對于Zn電沉積過程的影響機制創造條件。同時考慮到Zn和Li在電沉積過程中的相似性，對Zn電沉積過程的研究更有助于理解SEI層的普遍作用。
此外，盡管剝離過程對于金屬負極的可逆性有著重要影響，但相關的研究相比于沉積過程明顯過少。因此通過原位檢測技術監測具有不同形貌的Zn負極溶解過程不僅有助于提升金屬負極材料的可逆性，同時可以增進對于電化學沉積過程的理解。
低成本和環境友好是Zn電池相比于其他電池體系的主要優勢，因此在研究過程中必須確保延長循環壽命取得的收益高于使用額外材料所提升的成本。堅持這一原則不僅有利于降低基礎科研過程中無效成果的數量，更有助于確定低成本Zn電池的最佳商業途徑。
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