材料腐蚀学进展-华中科技大学研究生院
分子动力学模拟在腐蚀机理研究中的应用
分子动力学模拟在腐蚀机理研究中的应用分子动力学模拟是一种利用计算机仿真技术对分子运动进行建模和模拟的方法。
在材料科学中，分子动力学模拟已经广泛应用于各种材料的研究中，包括腐蚀机理的研究。
本文将探讨分子动力学模拟在腐蚀机理研究中的应用。
腐蚀是材料长期暴露在外界环境中所引起的材料性能变化的一种现象。
腐蚀不仅会导致材料的力学性能下降，还可能会引起材料的断裂、剥落等严重问题。
因此，研究腐蚀机理对于提高材料的耐腐蚀性能具有重要意义。
在传统的腐蚀机理研究中，人们通常使用实验方法来观察和分析腐蚀过程。
然而，由于腐蚀是一个非常复杂的过程，受到很多因素的影响，实验方法往往无法提供足够的细节和动态信息，因此不能全面地揭示腐蚀的机理。
而分子动力学模拟方法可以通过模拟原子或分子的运动来研究腐蚀过程，从而获得更详尽的信息。
首先，分子动力学模拟可以模拟腐蚀介质中各种离子和分子的行为。
腐蚀介质中的离子和分子是腐蚀过程的重要参与者，他们的运动和相互作用直接关系到腐蚀的机理和速率。
通过分子动力学模拟，可以模拟腐蚀介质中离子和分子的扩散、溶解、吸附等行为，从而揭示不同因素对腐蚀速率的影响。
其次，分子动力学模拟还可以研究金属表面的氧化和还原反应。
金属表面的氧化和还原是腐蚀过程中的重要环节，它们决定着金属的电化学行为和腐蚀行为。
通过模拟金属表面上氧化物的生成和还原反应，可以研究不同表面构型和环境条件对金属腐蚀行为的影响，为设计和优化耐腐蚀材料提供指导。
此外，分子动力学模拟还可以研究腐蚀界面的形貌和结构演化。
腐蚀界面是金属和腐蚀介质之间的交界面，其形貌和结构直接关系到腐蚀的扩展路径和速率。
通过模拟腐蚀界面的形态演化和晶体结构变化，可以了解影响腐蚀行为的微观机制和因素，为控制和减缓腐蚀过程提供理论依据。
最后，分子动力学模拟还可以与实验方法相结合，互相验证和补充。
在腐蚀机理研究中，实验数据往往用作模拟模型的输入和验证，而分子动力学模拟则可以提供细节和动态信息，为实验结果的解释和分析提供理论支持。
P110S在高温CaCl_(2)完井液中的腐蚀规律研究
1试验
试验材料采用P110S钢材，其化学成分如表1所 示。试验试样分为挂片试样和U弯试样，挂片试样尺 寸为50 mmX 13 mmX3 mm, U形弯试样尺寸为80.0 mmX20.0 mmX2.5 mm,电化学试样尺寸为10 mmXlO mmX3 mm,表面粗糙度Ra为0.8 |JLmo
［摘 要］面对日益苛刻的井下腐蚀工况，关于油井套管在高温CaCl2完井液中的服役性能有待进一步明确。同
时，CO?侵入、管体塑性变形等也会对油管的耐蚀性及开裂敏感性产生影响 。为此，利用高温高压反应釜进行腐蚀
模拟试验，采用失重法、电化学法、SEM、XRD测试分析等手段，对P110S在高温CaCl2完井液中的腐蚀行为进行了
Key words: Pl 10S； CaCl2 completion fluid； temperature； CO2 corrosion； plastic deformation
0前言
作为一种清洁无固相盐水完井液,CaCJ完井液具 有防塌、抗污染、稳定性能良好等优点,被广泛应用于 油气田完井过程中［1'4］o目前,关于油套管在CaCb完 井液中的耐蚀性能及应力腐蚀开裂敏感性的研究报道 比较有限［5-13］ o已有研究日⑻表明，马氏体不锈钢在 CO?饱和的CaCJ完井液中，其点蚀电位及维钝电流密
表1 P110S的化学成分
元素
C
Mn
Mo
Cr
Ni
w/% 元素
基于人工智能的材料失效案例分析和腐蚀预测模型
基于人工智能的腐蚀预测模型构建
01
02
03
04
数据收集与处理
收集大量关于材料、环境 因素和腐蚀程度的数据， 并进行预处理，以提高模 型的准确性。
特征选择与提取
从数据中提取与腐蚀行为 相关的特征，如温度、湿 度、pH值、材料机器学习算法 ，利用训练数据对模型进 行训练和优化，以提高预 测精度。
传统分析方法的局限性
传统的材料失效分析方法通常基于经验和实验室试验，难以全面、快速地分析复杂服役 条件下的材料失效原因。
人工智能技术的应用
随着人工智能技术的发展，利用机器学习、深度学习等技术对材料失效案例进行智能分 析和预测成为可能，有助于提高失效分析的准确性和效率。
研究目的和任务
• 研究目的：本研究旨在利用人工智能技术对材料失效案例进 行深入分析和预测，为预防和减少材料失效提供科学依据和 技术支持。
实际应用中，失效案例可能较为 稀少，导致训练数据不足。解决 方案包括数据扩充、迁移学习等 技术。
特征提取
从非结构化或半结构化数据中提 取与失效相关的特征是一项挑战 。需采用深度学习方法自动提取 特征。
模型泛化能力
为提高模型的泛化能力，需采用 集成学习等技术，结合多种模型 进行预测。
03
腐蚀预测模型
基于人工智能的材料失效案 例分析和腐蚀预测模型
汇报人： 2024-01-08
目录
• 引言 • 材料失效案例分析 • 腐蚀预测模型 • 人工智能技术在材料失效和腐
蚀预测中的应用 • 基于人工智能的材料失效和腐
蚀预测的未来展望
01
引言
研究背景和意义
材料失效问题
材料在服役过程中由于各种原因（如腐蚀、疲劳、高温等）发生失效，可能导致重大安 全事故和经济损失。
【人物与科研】华中科技大学夏宝玉...
【人物与科研】华中科技大学夏宝玉...导语金属有机框架材料（MOFs）是由有机配体和金属离子或团簇配位形成的配合物。
由于其可控的形貌、高比表面积和多孔结构而被广泛应用于储能领域。
MOFs材料中的金属组分对电极材料的性能有很大影响，通过金属离子的活化可以有效提升材料性能，然而这种活化往往伴随着结构的严重破坏而没法最大限度提升材料电化学性能。
近日，华中科技大学夏宝玉课题组通过一种氧化还原的方法调控双金属Co-Ni MOF中的金属组分得到稳定低价的混合价态的Co-Ni MOF 衍生物，得到的材料具有优异的电化学性能。
相关成果在线发表于Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma.201905744）。
夏宝玉教授课题组主要从事结构功能材料及其在能量转换与存储等领域的研究工作。
团队围绕新材料在新能源技术中的服役和失效问题，以高活性长寿命低成本电极材料为导向，通过探究材料腐蚀现象和规律，利用传统腐蚀科学与技术开发新型、稳定的材料与器件，使其达到高水平长寿命服役的目的，实现传统腐蚀学科与新能源领域的深度交叉融合。
夏宝玉，教授/博士生导师，2010年毕业于上海交通大学，获得博士学位。
2011-2016年在新加坡南洋理工大学从事博士后研究作，2016年入职华中科技大学，入选中组部第十二批“计划”。
近年来在包括Science, Nature Energy, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等国际期刊发表学术论文70余篇（包括1篇ESI热点论文和21篇ESI高被引论文），发表的研究工作被国内外同行引用8000余次，参与3本专著编写（三章），申请专利6项（已授权3项），H指数29，研究成果被Chemistry Views，Materials Views 等媒体报道。
夏宝玉教授入选2018年、2019年科睿唯安全球高被引科学家和2019年Journal of Materials Chemistry A Emerging Investigators。
微生物生物膜下的钢铁材料腐蚀研究进展_刘宏伟
第27卷第5期2015年9月腐蚀科学与防护技术CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGYV ol.27No.5Sep.2015微生物生物膜下的钢铁材料腐蚀研究进展刘宏伟1徐大可2吴亚楠1杨柯2刘宏芳11.华中科技大学化学与化工学院材料化学与服役失效湖北省重点实验室武汉4300742.中国科学院金属研究所沈阳110016摘要：综述了近年来有关SRB引起的钢铁腐蚀研究进展，分析了SRB生物膜的形成机制，介绍了传统SRB腐蚀机理、生物催化硫酸盐还原阴极反应腐蚀机理，以及SRB诱导生物矿化作用形成的沉淀垢膜下的碳钢腐蚀研究现状，着重介绍了生物能量学和生物电化学在推动SRB导致的微生物腐蚀机理研究中的重要作用，并在此基础上介绍了目前最新的对生物膜下SRB的控制技术和方法，为SRB腐蚀及控制提供参考。
关键词：SRB生物膜微生物腐蚀生物矿化作用中图分类号：O646文献标识码：A文章编号：1002-6495(2015)05-0409-10Research Progress in Corrosion of Steels Induced by SulfateReducing BacteriaLIU Hongwei1,XU Dake2,WU Yanan1,YANG Ke2,LIU Hongfang11.Hubei Key Laboratory of Materials Chemistry and Service Failure,School of Chemistry and Chemical Engineering,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan430074,China;2.Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shengyang110016,ChinaAbstract:Research progress on corrosion of carbon steels induced by SRB is reviewed in terms of the formation mechanism of biofilm,the traditional corrosion mechanism of SRB,mechanism of biocatalysis cathodic sulfate reduction,and the corrosion of carbon steels under the deposit scale in-duced by SRB biomineralization.In addition,the paper focused on the key role of the theory of bio-energetics and bioelectrochemistry in understanding the mechanism of MIC induced by SRB.The novel technologies and methods for control of SRB biofilm which provide reference for control of SRB corrosion are introduced.Key words:SRB,biofilm,MIC,biomineralization1前言微生物腐蚀(MIC)是指由于微生物的自身生命活动及其代谢产物直接和间接地加速金属材料腐蚀过程的现象，普遍存在于各种自然环境中，如土壤、油田系统等，是引起工程材料失效的一个主要原因[1-5]。
金属腐蚀与防护2012年博士入学考试大纲-华中科技大学研究生招生
华中科技大学博士研究生入学《材料腐蚀学》考试大纲
（代码：3535）
适用专业：材料物理与化学
考试范围与重点：
绪论
腐蚀过程的基本特点、腐蚀类型、腐蚀速率表示方法等。
第一章金属电化学腐蚀倾向的判断
电极电位定义，形成、本质、测量方法；平衡电极电位计算；金属腐蚀倾向判断方法；电位-pH图基本原理与应用；腐蚀原电池机理，类型。
第二章电化学腐蚀动力学
本章内容为考核重点，各节内容均为考试范围。
着重掌握：极化原理，极化曲线测量体系与方法，腐蚀体系特点，腐蚀动力学方程及其相关计算，灵活使用极化曲线分析腐蚀问题。
第三章氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀
氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀的基本特点、机理，阴极极化曲线的典型特征与动力学规律。
第四章金属的钝化
金属钝化现象的原理，典型阳极极化曲线特征及其特征参数，影响因素，评价方法，钝化理论，钝化膜的结构与性质研究基本内容。
第五章常见的局部腐蚀
各种类型常见局部腐蚀的基本特点。
第六章各种环境中的腐蚀
金属各种常见腐蚀环境，特别是大气、海水、土壤，中的腐蚀规律。
第七章影响金属腐蚀的因素
金属材料与环境因素中的基本内容。
第八章腐蚀控制方法
腐蚀控制技术的基本原则，常见的腐蚀控制技术的原理、特点，特别是：电化学保护技术、缓蚀剂保护技术。
AZ61镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为研究
然后 分别用 丙酮 和乙醇超声 清洗 ， 再用 去离 子水 冲洗 ，
＊山 西 省科 技 攻 关 项 目 （ ０ ６ ３ ｌ ７ ３ ２ ０ ０ １ １ ～０ ）
第 ６ 期 （ 第 １３ ） 总 ６ 期
２１ ０ ０年 １ 月 ２
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎｏ．６ Ｄｅ ｃ．
文 章 编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ － ０ １０ １ ７—４ ３ ２ １ ）６０ ９ －３
必须对镁 合 金 的腐蚀 过 程和 机 理有 一个 充 分 的 了解 。
为１ ／ 的混合溶 液 ， ０ｇ ｉ ） 处理 时 间为１ ｎ， ０ｍｉ 去腐蚀 产 物 后用万 分之 一天平 称重 。采用 失重法 确定镁 合金 的
平 均腐蚀 速率 ，并利 用金相 显微镜 对腐蚀 后 的形 貌 进
蚀 速 率 增 加 ， 蚀 程 度 加 重。这 主 要 是 由于 溶 液 中 的 Ｃ 一 坏 镁 合 金 表 面 形 成 的 保 护膜 ，高 的 Ｃ 浓度 加 速 镁 腐 ｌ破 ｌ
合 金 腐 蚀 的缘 故 。 关 键 词 ：镁 合 金 ；Ｃ 一 １ 浓度 ；腐 蚀 时 间； 腐 蚀速 率 中图 分 类 号 ：Ｔ ４ ． ２： Ｇ１ ３ ２ Ｇ１ ６ ２ Ｔ １．３ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
溶液 中浸 蚀 ，整 个 过 程 处 于 静 置 状 态 ，浸蚀 时 间 为 ０ ５ｈ 、６ｈ ４ｈ ６ｈ １ ２ｈ ． 、１ｈ 、２ 、９ 和 ９ 。去腐蚀 产物 溶 液 为 ＣＯ （ ｒ 质量 分数 为２ ０ｇ Ｉ） ０ ／ ＋Ａｇ ＮＯ３质 量 分 数 （
此镁合金 自然 成为 目前 工业 应用 中最轻 的金属结 构材 料 之一＿ 。但 是耐蚀 性差 是镁 合金 存 在 的主要 问题 ＿ １ ］ 之一 ，长期 以来 极大地 限制 了镁合 金 的广 泛应用 ，使 得镁合金 的诸多 优势得不 到充 分 的发挥 。因此 ，对 镁 合 金进行 耐腐蚀性 研究 ，经 济效 益 和社会效 益都是 显 而易见的 。要 找 到解 决镁 合金 耐腐蚀性 差 的办法 ，就
柱塞泵论文摘要
以海水为介质的柱塞泵的润滑与磨擦王东1，李壮云2，朱雨泉21．武汉理工学院，自动化系，中国武汉，4300732．华中科技大学，中国武汉，430073摘要：由于水液压技术具有对人类无害和对环境无污染等特点而已经了人们的关注。
柱塞泵是近代工程技术领域一个最常用的液压元件。
由于水和油的特性的差异，在水液压柱塞泵比采用油作为工作介质的柱塞泵更容易发生润滑失效。
因此这儿有例如磨损和腐蚀等重要问题需要去进行研究。
研究出一种在水中没有腐蚀和侵蚀的具有更长寿命的材料。
华科设计出一种具有更好吸入性能的海水液压柱塞泵。
这个项目着重于对新材料、结构和实验。
关键词：水液压技术；柱塞泵；润滑；材料；实验。
CLC编号：U664.72 文章代码：A 论文呈：167`-9043(2003)01-0035-06 引言早期的液压系统采用水作为工作介质，由此必须严格控制介质的工作温度、腐蚀和润滑问题。
直到上世纪90年代才开始采用矿物质液压油。
后来，液压油逐渐成为液压装置的工作介质。
近年来，由于淡水具有易于得到、易保存、低成本、对环境污染小和不易失火等优点，淡水液压获得了广泛的应用。
因此，淡水液压能够被用于许多新的领域，例如食品、医药、玻璃制造业、采矿和核工业等。
与矿物质液压油相比，水的粘度较低。
例如，在40℃下，水的运动粘度为0.7m2/s,而普通的液压油的粘度为32m2/s。
当然在水液压系统中，许多在油液压系统中不需要考虑的问题都应该重新被考虑进去。
首先，水的粘度较低以致于难以在磨擦副中建立起水压支承，并且，要想在高硬度材质间实现动压润滑几乎不可实现。
因此，水的粘度较低导致了其润滑性较差。
由此导致腐蚀和磨擦性损耗等问题。
其次，当水中含有杂质时水将会导电变成电解液。
在这种情况下，将会导致电解腐蚀。
因此，当金属材料采用水作为介质时应该考虑到电化学腐蚀。
基于上述观点，液压油在润滑方面具有很多优点。
但是随着材料、设计和磨擦学中新技术的采用便利用水作为介质提供了可能性。
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以材料腐蚀学原理为教学重点，适当兼顾防腐蚀工程技术；腐蚀实验、检测和检测；腐蚀科技的工业应用。做到基础与应用并重。教学内容既有经典性，又能反映最新的学科发展动态和研究成果。
3、教学方式方面：
以多媒体课堂教学为主，适当结合科研项目，组织课堂练习和讨论，以加深学生对材料腐蚀学原理的理解。
2.（美）法尔曼（Bradley D.Fahlman）.材料化学（原著第2版）,科学出版社。
本课程达到国际一流水平研究生课程水平的标志：
1、师资方面：
本课程的课程组包括教授2人，副教授1人。课程负责人刘宏芳具有10多年的教学经历，并且一直从事本科生和研究生的腐蚀电化学相关课程的教学工作。郭兴蓬教授在电化学理论与测试技术方面具有很高的学术水平，并且从事电化学相关课程的教学工作近20年，具有十分丰富的教学经验。两位教师都是教学与科研并重，且研究方向都与材料腐蚀学相关，具备出色完成本课程教学的实力。
附件
(
课程名称：材料腐蚀学进展
课程代码：013.826
课程类型：■一级学科基础课□二级学科基础课□其它：
考核方式：考查
教学方式：讲授
适用专业：化学
适用层次：□硕士■博士
开课学期：秋季
总学时：32
学分：2
先修课程要求：腐蚀电化学基础
课程组教师姓名
职称
专业
年龄
学术方向
刘宏芳（负责人）
教授
应用化学
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材料腐蚀与防护
课程教学目标：融合当前的腐蚀科学理论和防护技术的成就，展望本世纪高新技术的要求，用新的形式反映新时期腐蚀与防护的发展水平。通过腐蚀学原理；防腐蚀工程技术；腐蚀实验、检测和检测；腐蚀科技的工业应用的学习，直接高效地为我国经济建设和国防建设服务。
课程大纲：（章节目录）
第一章绪论
§1.1分析
§5.3环境分析
§5.4系统分析
§5.5类比、应用和交叉
教材：肖纪美，曹楚南编著，材料腐蚀学原理，化学工业出版社，2002年，第一版
主要参考书：
1.Cynthia G. Zoski,Johna Leddy.Student Solution Manual for Electrochemical Methods Fundamentals and Applications, 2ndedition.JOHN WILEY & SONS, INC., 2001.
4、教材方面：
教材采用肖纪美和曹楚南两位院士编著的《材料腐蚀学原理》为基本教材，该教材是国际公认的材料腐蚀学领域的优秀教材，兼顾宏观和微观腐蚀学理论、方法和工程应用。参考电化学领域的经典著作（巴德，电化学方法-理论与应用，英文版第二版），并结合本学科最新研究文献，组织讨论，增加对本专业基础知识的理解，促进其在科研工作中应用，提升博士生解决问题和分析问题的能力。
5、其它：
§1.3材料腐蚀学原理
第二章微观腐蚀学
§2.1电化学腐蚀
§2.2局部腐蚀
§2.3金属应力腐蚀断裂
§2.4高温腐蚀
§2.5非金属材料的腐蚀
第三章宏观腐蚀学
§3.1方法论
§3.2腐蚀经济与管理
§3.3腐蚀科学与教育
§3.4可持续发展与生态
第四章分论
§4.1防护系统
§4.2防护分论
§4.3腐蚀应用
第五章结论
郭兴蓬
教授
应用化学
52
材料腐蚀与防护
课程负责教师教育经历及学术成就简介：
刘宏芳，女，1968年生，1992年6月在华中理工大学化学系获得理学学士、1997年6月在华中科技大学化学与化工系获得工学硕士学位、2000年6月在华中科技大学材料科学与工程学院获得工学博士，2003.年1月至2005年1月日本广岛大学Venture Business Laboratory研究员，1997年晋升为华中科技大学教授博导。现任中石油华中科技大学油田腐蚀与防护研究所所长，中国腐蚀学会水环境专业委员会委员。主要从事材料腐蚀与防护领域的研究工作，擅长研究水系统微生物腐蚀与控制、绿色水处理药剂研发、微生物资源应用、界面电化学等。近年来主持国家及省部级课题8项，中石化、中海油、中石油合作项目20余项。系统地调查研究了数个油田微生物对金属材料的腐蚀行为，在微生物多样性、腐蚀性、耐药性及生物膜等方面开展了大量研究工作。在目前在相关领域发表学术论文100多篇，SCI收录20余篇，合作申请发明专利8项。