祝慧鑫，黃智勇，金國(guó)鋒，劉德俊，趙建鑠

鋁合金電偶腐蝕研究方法綜述

?；埚?，黃智勇，金國(guó)鋒，劉德俊，趙建鑠

（火箭軍工程大學(xué)，西安 710000）

概述了鋁合金電偶腐蝕的常用研究方法，包括表面形貌觀測(cè)法、質(zhì)量損失法、腐蝕產(chǎn)物分析法、傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量等，說明了其在觀測(cè)腐蝕總體形貌、表征整體腐蝕參數(shù)等方面的應(yīng)用。由于常用研究方法對(duì)于深層腐蝕信息的挖掘和腐蝕機(jī)理的探究存在一定的局限性，因此重點(diǎn)綜述了以微區(qū)電化學(xué)測(cè)量和數(shù)字模擬仿真為代表的新型研究技術(shù)。其中，微區(qū)電化學(xué)測(cè)量主要包括SKPFM技術(shù)、WBE技術(shù)、SIET、SVET、LEIS技術(shù)等，可以對(duì)微觀組織的形貌細(xì)節(jié)、離子活性、電化學(xué)參數(shù)等進(jìn)行精確測(cè)量，在觀測(cè)尺度、檢測(cè)項(xiàng)目上具有顯著優(yōu)勢(shì)。數(shù)字模擬仿真則主要涉及以第一性原理為主的原子分子模擬（包括DFT和MD等）和基于FEM和XFEM的計(jì)算模型，這兩者交叉了多門學(xué)科，對(duì)鋁合金腐蝕機(jī)理的推理、腐蝕進(jìn)程的構(gòu)建、腐蝕毀傷的預(yù)測(cè)提供了良好的模擬途徑。簡(jiǎn)要概述了鋁合金電偶腐蝕的衍生領(lǐng)域研究情況，論述了緩蝕領(lǐng)域和三金屬耦合領(lǐng)域不同于雙金屬的研究方法。最后展望了鋁合金電偶腐蝕研究方法進(jìn)一步發(fā)展的特點(diǎn)。

鋁合金；電偶腐蝕；微區(qū)電化學(xué)；數(shù)字模擬仿真

電偶腐蝕（Galvanic Corrosion，也稱伽伐尼腐蝕、接觸腐蝕）指的是在同種腐蝕介質(zhì)中，2種不同金屬通過電接觸，因腐蝕電位差的驅(qū)動(dòng)形成腐蝕原電池，從而加劇相對(duì)惰性低金屬腐蝕傾向的現(xiàn)象[1]。在生產(chǎn)生活中，電偶腐蝕問題十分普遍。如以Jonathan[2]報(bào)道的著名的美國(guó)自由女神雕像（Statue of Liberty）銹蝕歷史問題為例，雕像的高腐蝕電位銅質(zhì)外層與低腐蝕電位的內(nèi)部鋼鐵支架緊密接觸，加之積水提供的電解質(zhì)環(huán)境，兩者耦合，發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕，導(dǎo)致近1/2的鋼鐵支架發(fā)生腐蝕。相較于鋼鐵等材料，鋁合金由于其高強(qiáng)度、低密度、優(yōu)良加工性能等優(yōu)點(diǎn)，在近幾十年被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。雖然鋁合金表面易生成鈍化膜，但由于產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)步驟繁雜、大型設(shè)備置換周期長(zhǎng)等，往往易與異種金屬形成電偶腐蝕問題[3]。

如何通過可靠研究方法進(jìn)一步揭示腐蝕進(jìn)程中的腐蝕過程、產(chǎn)物狀況、影響評(píng)估，一直是進(jìn)行電偶腐蝕研究的重要內(nèi)容[4-5]。1863年，Sorby[6]在觀察隕石結(jié)構(gòu)時(shí)，開發(fā)了金相顯微鏡，為后續(xù)觀測(cè)礦物和金屬表面提供了便利。隨著科學(xué)研究的體系化、精細(xì)化發(fā)展，電偶腐蝕作為局部腐蝕的一種被獨(dú)立出來，如何更直觀有效地觀測(cè)腐蝕過程、獲取腐蝕產(chǎn)物信息、研究深層腐蝕機(jī)理的需求同樣越來越迫切。鋁合金由于其較低的腐蝕電位，在其廣泛的應(yīng)用背景下往往伴隨著很高的腐蝕敏感性。雖然鋁合金的抗腐蝕研究已然得到了顯著進(jìn)展和突破[7-9]，但大多數(shù)鋁合金的腐蝕機(jī)理仍不完全清楚。早在2001年，Akid等[10]就指出用于測(cè)量電偶腐蝕的宏觀方法（ZRA法和極化曲線法）明顯低估了鋁合金/鋁/鋼耦合后的可持續(xù)電流密度，并設(shè)計(jì)局部SRET測(cè)量方法，通過腐蝕電流校準(zhǔn)程序來提供更為詳細(xì)的局部腐蝕電流密度信息。在隨后的發(fā)展中，開展的研究也主要從微觀視角、多尺度方法角度來評(píng)估局部區(qū)域的組織成分對(duì)鋁合金電偶腐蝕行為的影響[11-14]。需要注意的是，微電偶腐蝕強(qiáng)調(diào)材料內(nèi)部析出相等微觀結(jié)構(gòu)不均勻?qū)е碌母g現(xiàn)象[15-19]，而在受腐蝕電位差驅(qū)動(dòng)的宏觀電偶腐 蝕中，研究微電偶腐蝕同樣是研究完整腐蝕機(jī)理所必須的。

如今，針對(duì)局部區(qū)域微化學(xué)因素等進(jìn)行直觀、精確的表征手段是研究人員研究反應(yīng)機(jī)理、評(píng)估損傷程度等的重要途徑。特別是隨著掃描開爾文探針力顯微鏡（SKPFM）技術(shù)、絲束電極（WBE）技術(shù)、非損傷性離子掃描技術(shù)（SIET）、掃描振動(dòng)電極技術(shù)（SVET）等新興分析技術(shù)的發(fā)展，為揭開鋁合金電偶腐蝕機(jī)理的研究提供了有力的物理化學(xué)分析技術(shù)手段。同時(shí)，由于許多化學(xué)過程的復(fù)雜相互作用，完全理解局部腐蝕（如腐蝕物質(zhì)的傳輸，腐蝕產(chǎn)物的水解、沉淀和積累，以及伴隨產(chǎn)生的微電偶點(diǎn)蝕）非常困難。數(shù)字仿真模擬可以在高非均勻性和強(qiáng)耦合特征的腐蝕過程中，通過理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算進(jìn)行有效的腐蝕過程模擬、影響要素研究，為機(jī)理探究提供有效的參考意義?，F(xiàn)階段常用的理論計(jì)算是以第一性原理為主的原子分子模擬（包括密度泛函理論DFT和分子動(dòng)力學(xué)MD等）和基于有限元（FEM）和擴(kuò)展有限元（XFEM）的計(jì)算模型，結(jié)合現(xiàn)有計(jì)算機(jī)能力來構(gòu)建擬化場(chǎng)景，揭示電偶腐蝕中的微觀過程及其發(fā)生機(jī)理[20-23]。同時(shí)，為了更切合鋁合金的實(shí)際應(yīng)用，以緩蝕領(lǐng)域和三金屬耦合為代表的鋁合金電偶腐蝕衍生領(lǐng)域的研究同樣引起了研究人員的廣泛關(guān)注。以三金屬耦接研究為例，不同于雙金屬電偶腐蝕，三金屬耦合需要參考目標(biāo)需求，對(duì)設(shè)備空間排布等進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)便可行的腐蝕程度評(píng)價(jià)體系。

本文綜述了幾種研究腐蝕過程的常用手段，包括表面形貌觀測(cè)法、質(zhì)量損失法、腐蝕產(chǎn)物分析法、傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量，討論了微區(qū)電化學(xué)測(cè)量、數(shù)字仿真模擬等針對(duì)微觀組織的新型研究技術(shù)方法，并介紹了有關(guān)衍生領(lǐng)域的研究進(jìn)展，如圖1所示。

圖1 鋁合金電偶腐蝕研究方法框架

1 表面形貌觀測(cè)法

對(duì)鋁合金電偶腐蝕的腐蝕情況及產(chǎn)物研究可先從宏觀表面觀測(cè)上進(jìn)行定性判斷。利用肉眼或低倍放大鏡對(duì)腐蝕前后鋁合金電偶對(duì)表面的腐蝕產(chǎn)物顏色、附著特點(diǎn)、分布情況等進(jìn)行粗略觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，提供初步腐蝕類型、大致腐蝕產(chǎn)物、腐蝕區(qū)域分布等有效信息，便于后續(xù)試驗(yàn)標(biāo)記重點(diǎn)腐蝕部位，進(jìn)一步研究腐蝕機(jī)理[24]。微觀形貌觀測(cè)可以對(duì)鋁合金試件表面的腐蝕程度、腐蝕坑情況、晶面信息等進(jìn)行直觀觀測(cè)。同時(shí)，搭載其他研究方法后，能對(duì)電偶腐蝕情況進(jìn)行二維或三維的立體展示，因而受到廣大研究人員的重視。

試驗(yàn)研究中主要使用微觀形貌觀測(cè)的方法對(duì)腐蝕產(chǎn)物生成的形貌細(xì)節(jié)進(jìn)行檢索。金相顯微鏡（OM）放大倍數(shù)較低，可大致分析不同型號(hào)鋁合金的第二相數(shù)量及分布情況、晶粒度大小等[25]，卻往往不能觀測(cè)到晶胞層面的組織結(jié)構(gòu)和腐蝕細(xì)節(jié)。現(xiàn)常用掃描電子顯微鏡（SEM）[26]來直觀獲得鋁合金腐蝕表面的形貌特征和表面結(jié)構(gòu)。與前兩者相比，原子力顯微鏡（AFM）技術(shù)[27-28]和透射電子顯微鏡（TEM）技術(shù)[29]的分辨率得到了進(jìn)一步的提升，目前可在納米級(jí)別對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行觀測(cè)，提供更多形貌細(xì)節(jié)。

以上4種技術(shù)可以在不同程度上對(duì)腐蝕區(qū)域進(jìn)行形貌觀測(cè)，而在現(xiàn)今研究中，微觀形貌新興研究技術(shù)往往不局限于對(duì)腐蝕表面的觀察，而更傾向于提供材料深層的腐蝕信息。光學(xué)輪廓儀（OP）技術(shù)通過非接觸、微損害方式對(duì)鋁合金進(jìn)行高精度定量測(cè)量，可以快速、準(zhǔn)確地提供二維或三維表面形貌特征[30-31]。在鋁合金電偶腐蝕測(cè)量領(lǐng)域，常用垂直掃描干涉模式（VSI）對(duì)腐蝕坑的深度等進(jìn)行測(cè)量。Wang等[32]在研究涂敷鋁合金板與惰性緊固件耦合的電偶腐蝕效應(yīng)時(shí)，采用OP技術(shù)定量表征了剝離板的腐蝕損傷，以確定腐蝕深度、面積和體積。X射線斷層掃描技術(shù)（XCT）可在不破壞樣品狀態(tài)的情況下，對(duì)鋁合金操作前后的材質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及腐蝕狀況進(jìn)行微米程度上的觀測(cè)，并將結(jié)果通過三維可視化圖像直觀且準(zhǔn)確地展示出來[33-34]。在含氯化物的電解質(zhì)薄液膜下，Rafla等[35]采用XCT無損觀察了7050-T7451型鋁合金與304型不銹鋼的隱性腐蝕損傷，并對(duì)腐蝕損傷演化進(jìn)行了三維評(píng)估。三維圖像重建表明，多條裂縫隨著暴露期的增加而增加，但并沒有出現(xiàn)明顯的金屬間化合物團(tuán)簇粒子，這可以解釋為在此電偶腐蝕行為中存在非不銹鋼的強(qiáng)陰極金屬。

綜上所述，耦合微觀形貌觀測(cè)手段與其他表征手段方式獲取腐蝕信息，來建立鋁合金電偶腐蝕的多維可視化圖像——這種通過多尺度研究方法獲取腐蝕細(xì)節(jié)的途徑，是目前進(jìn)行鋁合金電偶腐蝕表觀形貌觀測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。以被廣泛應(yīng)用的AFM技術(shù)為例，結(jié)合PDP和SECM技術(shù)后，不僅可以進(jìn)行形貌觀測(cè)，還可以對(duì)鋁合金潛在腐蝕區(qū)域進(jìn)行局部電化學(xué)研究[36]。Davoodi等[28]即使用此方法研究了鋁合金無源區(qū)的預(yù)腐蝕事件和擊穿電位附近及以上的腐蝕引發(fā)過程。

2 質(zhì)量損失法

質(zhì)量損失法要求清除腐蝕產(chǎn)物后直接稱量計(jì)算得金屬腐蝕速率，因其簡(jiǎn)便可行性，受到廣泛應(yīng)用[37]。在實(shí)際試驗(yàn)中，可依據(jù)ASTM G149[38]等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行腐蝕加速試驗(yàn)。為有效評(píng)估相對(duì)短期的腐蝕試驗(yàn)中新形成的氧化物所造成的質(zhì)量損失，質(zhì)量損失法必須特別注意確定原有存在的腐蝕產(chǎn)物數(shù)量。去除已存在的氧化物層可消除這個(gè)問題，但這會(huì)導(dǎo)致腐蝕情況的顯著變化，因此質(zhì)量損失法常用平行對(duì)照組進(jìn)行多次測(cè)量[39]。質(zhì)量損失法的局限在于，只檢測(cè)了電偶腐蝕起始與終止的質(zhì)量情況，而鋁合金是兩性金屬，并易氧化鈍化，因此質(zhì)量損失法無法對(duì)腐蝕過程中電偶電極極性逆轉(zhuǎn)等特殊情況做出有效響應(yīng)，其試驗(yàn)結(jié)果并不能代表實(shí)際情況，常用作定性觀測(cè)腐蝕趨勢(shì)的一種手段[7,40]。

3 腐蝕產(chǎn)物分析法

對(duì)于腐蝕機(jī)理的探究需求催生了新型探測(cè)儀器的應(yīng)用，以對(duì)腐蝕微區(qū)成分進(jìn)行元素種類與含量的分析。目前常用的腐蝕產(chǎn)物分析手段主要包括能量色散X射線光譜（EDX）分析、能譜儀（EDS）分析、X射線衍射（XRD）分析、俄歇電子能譜（AES）分析等。在鋁合金的電偶腐蝕研究中，能量色散X射線光譜（EDX）分析[41]、能譜儀（EDS）分析[42]常與SEM分析、TEM分析等聯(lián)用，用以對(duì)材料微區(qū)的元素種類與含量進(jìn)行分析，常用于鋁合金與耦接金屬、涂層材料等發(fā)生電偶腐蝕后的腐蝕初始位點(diǎn)判斷、產(chǎn)物分析、介質(zhì)環(huán)境成分評(píng)估等。X射線衍射（XRD）分析[43]可依據(jù)晶體產(chǎn)生的衍射花樣，來體現(xiàn)晶體內(nèi)部的原子分配規(guī)律，因而在研究晶粒大小和形狀等對(duì)鋁合金電偶腐蝕影響的過程中起到重要作用。俄歇電子能譜（AES）分析[44]可通過檢測(cè)由俄歇效應(yīng)產(chǎn)生的俄歇電子信號(hào)，分析樣品表面的化學(xué)性質(zhì)及組成成分，具有分析區(qū)域精細(xì)、不破壞樣品、分析深度淺等特點(diǎn)，常用于鋁合金表面涂層、氧化膜、鈍化膜等表面膜對(duì)電偶腐蝕影響強(qiáng)弱的判斷分析。

4 傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量

電化學(xué)測(cè)量可實(shí)時(shí)給出腐蝕瞬間信息，并連續(xù)跟蹤電極表面腐蝕情況[37]。在鋁合金電偶腐蝕的傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量中，常用三電極體系對(duì)目標(biāo)材料測(cè)試，如圖2所示。傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量方法有開路電位（OCP）法、動(dòng)電位極化（PDP）法、交流阻抗（EIS）法等。

開路電位（OCP）法主要測(cè)量無外加電流作用時(shí)材料的電極電位。由于鋁合金電偶序較低，因此與異種金屬耦接時(shí)，往往作為陽極而受到腐蝕。試驗(yàn)中常將偶對(duì)電極分為工作電極和對(duì)電極，測(cè)量鋁合金與異種金屬的腐蝕電位差，進(jìn)而判斷電偶對(duì)之間產(chǎn)生電偶腐蝕的傾向性[45-46]。依據(jù)GBT 15748—2013，常將電偶對(duì)的工作面制作成規(guī)則形狀（如矩形等），并正對(duì)裸露在溶液中，非工作面采用非反應(yīng)介質(zhì)（如環(huán)氧樹脂等）進(jìn)行封裝。在測(cè)量過程中，為確保準(zhǔn)確性，要求溶液與試件面積比不小于20 mL/cm2，并且推薦平行電偶對(duì)之間距離為30～50 mm。在重復(fù)多次試驗(yàn)測(cè)得穩(wěn)定OCP后，可依據(jù)HB 5374—1987等進(jìn)行電偶電流測(cè)量。在極化過程中，電偶對(duì)的表面狀態(tài)很難達(dá)到穩(wěn)定，因此常采用電位階梯法/電位掃描法的動(dòng)電位極化（PDP）法來測(cè)量自腐蝕電位與腐蝕電流密度的關(guān)系。常用恒電位法測(cè)量鋁合金的穩(wěn)態(tài)極化曲線，在強(qiáng)極化區(qū)采用Tafel外推法求corr[47]。著名的Butler-Volmer方程[48]描繪在腐蝕體系中的外部電流與過電壓有如下關(guān)系：

圖2 傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)

式中：ex為外部電流；0為交換電流密度；為滲透系數(shù)；為電子數(shù)；為法拉第常量；為摩爾氣體常量；為熱力學(xué)溫度。

當(dāng)過電位||>>0時(shí)，即可推得Tafel公式：

式中：a、c分別為陽極、陰極過電壓；、為Tafel系數(shù)。

依據(jù)B-V方程和Tafel公式即可求解得到極化曲線的平衡電位和腐蝕電流。同時(shí)，可依據(jù)極化曲線計(jì)算鋁合金的腐蝕速率。廖瀟垚[49]通過極化曲線，計(jì)算得到了在3.5% NaCl溶液中2219鋁合金FSW接頭表面各區(qū)域的腐蝕速率。腐蝕速率呈現(xiàn)的規(guī)律性與腐蝕電位所反映結(jié)果有時(shí)會(huì)不相一致，這是因?yàn)楦鲄^(qū)域PDP測(cè)量是獨(dú)立完成的，而鋁合金的腐蝕電位與其腐蝕電流密度之間并不具備嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系。

相比于前兩者，非穩(wěn)定法因有效考慮了包含時(shí)間依賴項(xiàng)的參數(shù)而逐步成為熱門。在頻域中測(cè)試和分析的主流是交流阻抗（EIS）法，常結(jié)合等效電路來得到動(dòng)力學(xué)信息及電極界面結(jié)構(gòu)的信息[50]。Steven等[51]在研究暴露于平衡電解液滴下鋁合金與不銹鋼之間的電偶腐蝕電流分析時(shí)，通過EIS測(cè)量來獲取2種合金的基線腐蝕動(dòng)力學(xué)信息。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，UNS S13800和UNS A97075樣品的Kramers-Kronig殘差表明，鋁合金對(duì)電位擾動(dòng)的響應(yīng)是線性的。

傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量方法能反映腐蝕電位、瞬時(shí)電流等一定的宏觀電化學(xué)腐蝕信息。在此基礎(chǔ)上，電化學(xué)噪聲（EN）技術(shù)可以通過測(cè)量電化學(xué)參量的非平衡波動(dòng)，經(jīng)過頻域分析、時(shí)域分析、快速小波分析等處理后，表征金屬表面的狀態(tài)變化。相較于前者，EN技術(shù)具有無損、原位、便捷等優(yōu)點(diǎn)，在電偶腐蝕檢測(cè)領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用[52-54]。但由于鋁合金本身性質(zhì)和溫度、pH、電解質(zhì)溶液阻抗等條件的影響，在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)產(chǎn)生材料鈍化、電偶極性逆轉(zhuǎn)等情況[45]。這是傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量所得的平均電化學(xué)參數(shù)所不能準(zhǔn)確反映的。因此，下面將介紹微區(qū)電化學(xué)測(cè)量、數(shù)字仿真模擬等針對(duì)微觀組織的新型研究技術(shù)方法。

5 微區(qū)電化學(xué)測(cè)量

隨著研究電偶腐蝕深層機(jī)理和微區(qū)組分對(duì)材料性能影響的需要，傳統(tǒng)電化學(xué)測(cè)量方法已經(jīng)越來越不能滿足目標(biāo)要求。宏觀電偶腐蝕強(qiáng)調(diào)不同性質(zhì)的材料耦接后形成陽極材料的加速腐蝕，微觀電偶腐蝕則強(qiáng)調(diào)的是在同一種材料表面滿足電偶腐蝕三大條件（電位差、電子導(dǎo)電支路、離子導(dǎo)電支路）[45]后，不同微觀粒子之間的電偶腐蝕。但不論宏觀還是微觀，對(duì)于探究微觀組織在電偶腐蝕中起到何種作用，怎樣產(chǎn)生作用已經(jīng)是鋁合金電偶腐蝕領(lǐng)域的主要方向。微區(qū)電化學(xué)測(cè)試技術(shù)在選定測(cè)試微區(qū)后，可以檢測(cè)其電化學(xué)參數(shù)，甚至原位表征其變化過程，更好地反應(yīng)了微區(qū)的腐蝕現(xiàn)象和細(xì)節(jié)，因此受到越來越廣泛的關(guān)注。

5.1 掃描電化學(xué)顯微鏡（SECM）技術(shù)

掃描電化學(xué)顯微鏡（Scanning Electrochemical Microscopy，SECM）技術(shù)是一種非侵入式局部電化學(xué)技術(shù)，使用非振動(dòng)掃描微探針進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量，不僅可以掃描得到樣品微區(qū)幾何形貌（目前可達(dá)到的最高分辨率約為幾十納米），而且可以收集體系電化學(xué)性質(zhì)信息。在電偶腐蝕研究中，SECM技術(shù)既可以觀測(cè)鋁合金基底的腐蝕表面幾何形貌，又可以對(duì)腐蝕區(qū)域微區(qū)電化學(xué)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還可以對(duì)腐蝕過程中異相電子的反應(yīng)活性、轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行研究，因而備受研究人員青睞，已被廣泛應(yīng)用于鋁合金的電偶腐蝕問題。Rejane等[55]通過SECM比對(duì)了AA2098-T351在初始和拋光條件下腐蝕電流的減少情況，指出腐蝕行為中的氧化還原競(jìng)爭(zhēng)是發(fā)生在腐蝕表面和尖端之間的氧氣的還原，而初始原件的電流強(qiáng)度降低明顯高于拋光原件，如圖3所示。

5.2 掃描振動(dòng)電極技術(shù)（SVET）

掃描振動(dòng)電極技術(shù)（Scanning Vibrating Electrode Technique，SVET）最開始由生物學(xué)家提出，來測(cè)量微尺度細(xì)胞樣本的電流密度。當(dāng)鋁合金與異種材料耦接時(shí)，SVET通過顯示腐蝕表面上方陽極和陰極活動(dòng)的電流密度，可高分辨率地求解浸沒在電解液中的金屬局部區(qū)域的電流密度。Haque等[56]在考慮鋁及其合金電偶腐蝕模型的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中（如圖4所示），采用SVET測(cè)量Cu-Al試樣浸泡1 h后的表面電流密度，對(duì)模型預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，試驗(yàn)中局部電流密度的趨勢(shì)與模型預(yù)測(cè)的趨勢(shì)是一致的。

5.3 非損傷性離子掃描技術(shù)（SIET）

由于鋁是兩性金屬，因此溶液介質(zhì)環(huán)境下的pH值（以及其他離子）對(duì)于鋁合金電偶腐蝕的反應(yīng)方程和參與粒子具有重要的影響。非損傷性離子掃描技術(shù)（Scanning Ion-selective Electrode Technique，SIET）在不接觸樣品表面的情況下，可以檢測(cè)鋁合金在溶液中發(fā)生電偶腐蝕時(shí)不同離子的活性變化，其核心為選擇性電極的構(gòu)建與應(yīng)用。SIET的作用主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：一方面，SIET可以識(shí)別陽極點(diǎn)和陰極點(diǎn)，以及電流密度及其隨時(shí)間的演化；另一方面，SIET可以作為pH（或其他離子形態(tài)）監(jiān)測(cè)的工具。Coelho[57]等在研究Ce(II)離子和三乙醇胺對(duì)石墨/AA2024-T3鋁合金電偶的緩蝕機(jī)理中，使用SVET/SIET技術(shù)發(fā)現(xiàn)，TEA不能抑制M2電偶AA2024上的腐蝕過程，在較低的pH下，TEA似乎觸發(fā)了非保護(hù)性腐蝕產(chǎn)物的沉淀，從而穩(wěn)定氫氧化鋁相，如圖5所示。試驗(yàn)證明，將SIET監(jiān)測(cè)的酸堿化學(xué)平衡情況與SVET獲取的電化學(xué)氧化還原過程有機(jī)結(jié)合，可獲得良好的互補(bǔ)信息，對(duì)深入探究鋁合金在不同電解質(zhì)環(huán)境下的具體反應(yīng)具有重大意義。

圖3 AA2098-T351在初始條件和拋光條件下浸泡90 min后的SECM圖譜[55]

圖4 SVET測(cè)量的Cu-Al試樣在浸泡1 h后的表面電流密度等值線圖[56]

5.4 絲束電極（WBE）技術(shù)

絲束電極（Wire Beam Electrodes，WBE）技術(shù)，也稱多電極陣列技術(shù)，是一種由常規(guī)電化學(xué)方法和探針技術(shù)相互結(jié)合的研究手段。其顯著特點(diǎn)是將一組排列有序的導(dǎo)線作為電化學(xué)傳感器模擬整個(gè)電極，適用于復(fù)雜表面條件。在每根絲束電極進(jìn)行獨(dú)立檢測(cè)的同時(shí)，WBE技術(shù)還可以依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行集成檢測(cè)。鋁合金發(fā)生電偶腐蝕體現(xiàn)在表面晶粒與晶界、晶粒與晶粒之間不均勻的電化學(xué)性質(zhì)，因此WEB技術(shù)可以在局部區(qū)域?qū)Υ诉M(jìn)行精密的檢測(cè)。同時(shí)，涂層研究作為鋁合金電偶腐蝕研究的衍生領(lǐng)域，要求對(duì)涂層的損壞部位、腐蝕程度、誘導(dǎo)致因進(jìn)行信息收集，因此WBE技術(shù)對(duì)于研究其局部劣化機(jī)理具有顯著優(yōu)勢(shì)。Tan等[58]使用WBE技術(shù)觀察稀土金屬化合物對(duì)鋁和鋁合金局部腐蝕的抑制行為時(shí)指出，當(dāng)AA2024-T3的WBE暴露在含有1 000 mg/L CeCl3的0.005 mol/L NaCl溶液中，正電流區(qū)和負(fù)電流區(qū)呈隨機(jī)分布，并且由于CeCl3的存在，正電流區(qū)的電流密度值非常小，如圖6所示。

圖5 M2/AA2024耦合件加入TEA測(cè)得pH值的SIET譜圖[57]

圖6 在1 000 mg/L CeCl3的0.005 mol/L NaCl溶液環(huán)境下測(cè)得AA2024-T3的WBE圖像[58]

5.5 掃描開爾文探針力顯微鏡（SKPFM）技術(shù)

掃描開爾文探針力顯微鏡（Scanning Kelvin Probe Force Microscopy，SKPFM）技術(shù)是一種測(cè)量真空或空氣中金屬表面電子功函數(shù)的方法。SKPFM技術(shù)將Volta電勢(shì)作為預(yù)測(cè)腐蝕行為的判據(jù)，高功函數(shù)和高伏特電勢(shì)的材料表現(xiàn)出更穩(wěn)定的價(jià)電子，從而表現(xiàn)較高的材料抗腐蝕能力。作為一種改良的表征梯度結(jié)構(gòu)的方法，SKPFM可以同步產(chǎn)生高分辨率的表面形貌和相應(yīng)的Volta電化學(xué)信息，從而對(duì)鋁合金不同粒子之間的能量差異進(jìn)行體現(xiàn)，這可以極大地促進(jìn)對(duì)鋁合金電偶腐蝕的起始區(qū)域、腐蝕進(jìn)程和相間粒子微電偶腐蝕的研究。Liu等[15]在研究2519A鋁合金第二相粒子在局部腐蝕中的作用時(shí)，使用SKPFM對(duì)第二相粒子Al2Cu和Al7Cu2Fe進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)果表明，Al2Cu和Al7Cu2Fe顆粒與鋁基體之間存在Volta高度差，并引用Andreatta等[59]的試驗(yàn)證明了Volta電位差較大的原因主要是相的組成不同于鋁合金基體。Zhao等[60]在研究陽極氧化7050鋁合金與低氫脆Cd-Ti鍍300M鋼在工業(yè)–海洋大氣環(huán)境中的電偶腐蝕時(shí)，使用SKPFM技術(shù)分別測(cè)量了腐蝕前后的表面Kelvin電位，其結(jié)果如圖7所示。研究發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)蝕和氧化石墨烯的存在使腐蝕產(chǎn)物不規(guī)則堆積，從而提高了激發(fā)電子施加的電壓，降低了表面開爾文電勢(shì)，形成了較高的電位區(qū)和較低的電位區(qū)。

5.6 微區(qū)電化學(xué)阻抗（LEIS）技術(shù)

微區(qū)電化學(xué)阻抗（Local Electrochemical Impedance Spectroscopy，LEIS）技術(shù)通過微擾電壓引發(fā)感生交變電流，利用雙探針測(cè)試試樣局部區(qū)域的工作電極響應(yīng)來獲取局部阻抗，從而表征試樣表面的局部腐蝕[61]。Nardeli等[41]在對(duì)鋁合金上應(yīng)用的聚氨酯涂層局部腐蝕進(jìn)行評(píng)估時(shí)，采用LEIS研究了在氯化物溶液中浸泡不同時(shí)間下得到的PEC1 H3 1:2涂層的三維LEIS圖，其結(jié)果如圖8所示。依據(jù)其劃傷區(qū)域外的導(dǎo)納較低，論證了涂層具有高阻抗，因而具有良好的保護(hù)性能。與EIS技術(shù)相比，LEIS技術(shù)能對(duì)局部區(qū)域的阻抗行為進(jìn)行更精確的測(cè)量，在表征鋁合金涂層在電偶腐蝕中損傷性、不均勻性方面發(fā)揮了重要作用。

微區(qū)電化學(xué)測(cè)試技術(shù)通過多種途徑對(duì)局部區(qū)域的離子活性、電勢(shì)電流等進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，有力揭開了研究鋁合金微電偶腐蝕過程中的神秘面紗。為避免外界擾動(dòng)的干擾，微區(qū)電化學(xué)測(cè)試技術(shù)常采用校準(zhǔn)、重復(fù)試驗(yàn)、數(shù)據(jù)降噪等方法。以SVET測(cè)試的校準(zhǔn)為例，試驗(yàn)前需要將鋁合金電偶對(duì)與不銹鋼校準(zhǔn)線一起封裝，遮蓋電偶對(duì)后，將校準(zhǔn)線暴露在溶液中，使用不同電流密度掃描電位得到校準(zhǔn)曲線[56]。與此同時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)需求，將多種微區(qū)電化學(xué)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行有機(jī)耦合，同樣也是研究腐蝕機(jī)理的常用手段。Simoes等[62]在利用SVET和SECM研究富鎂涂層對(duì)鋁的陰極保護(hù)時(shí)，綜合得出，當(dāng)鋁受到鎂的電保護(hù)時(shí)，電極附近的氧氣消耗變得強(qiáng)烈；同時(shí)，鎂離子陰極電流曲線的局部最小值與鋁離子耦合無關(guān)。Alexander等[63]在結(jié)合利用SVET和SIET了解q相/Al耦合的電偶腐蝕時(shí)發(fā)現(xiàn)，在酸性、中性和堿性溶液中，q相的電偶極性與pH無關(guān)，q相/Al的電活性通過q相表面的重堿化進(jìn)行，并產(chǎn)生數(shù)量可觀的OH–。

圖7 陽極氧化7050鋁合金電偶腐蝕前后SKP表面Kelvin電位[60]

圖8 在氯化物溶液中浸泡得到的PEC1 H3 1∶2涂層的三維LEIS圖[41]

6 數(shù)字仿真模擬

由于多種腐蝕的交聯(lián)影響作用和化學(xué)過程的復(fù)雜相互作用，通過測(cè)量手段完全了解電偶腐蝕的腐蝕進(jìn)程基本是不可能的?；诟g化學(xué)機(jī)理的數(shù)字仿真模擬可以在特定的介質(zhì)環(huán)境中假設(shè)穩(wěn)態(tài)腐蝕過程，通過理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算闡明化學(xué)環(huán)境（如Cl–濃度、pH值）的影響，在一定程度上為電偶腐蝕的機(jī)理研究擴(kuò)展了新的研究思路。在Gal-Or等[64]關(guān)于薄液膜下局部電解池腐蝕電流的數(shù)學(xué)計(jì)算的啟發(fā)下，McCafferty[65]通過評(píng)估計(jì)算圓形腐蝕單元中的電流分布，來進(jìn)一步補(bǔ)充Gal-Or等人的工作。Galvele[66]基于完全水解的思想，設(shè)計(jì)了新的計(jì)算方法，發(fā)現(xiàn)了新的點(diǎn)蝕電位與pH之間的關(guān)系，解釋了以前的簡(jiǎn)化處理無法解釋的內(nèi)容。

這些理論計(jì)算研究都給電偶腐蝕機(jī)理的研究提供了積極的參考意義，為后續(xù)數(shù)字仿真模擬的建立提供了基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段認(rèn)為，當(dāng)鋁合金與異種材料進(jìn)行耦合時(shí)，其發(fā)生電偶腐蝕的根本驅(qū)動(dòng)力在于其費(fèi)米能級(jí)不同導(dǎo)致的電勢(shì)差，從而導(dǎo)致費(fèi)米能級(jí)高的鋁合金將把電子傳遞給費(fèi)米能級(jí)低的異種材料[21,67-69]。因此，圍繞此有關(guān)的仿真計(jì)算具有極其重要的意義?，F(xiàn)階段常用的理論計(jì)算是以第一性原理為主的原子分子模擬以及基于有限元和擴(kuò)展有限元法的計(jì)算模型，結(jié)合現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力及仿真軟件的環(huán)境搭設(shè)，構(gòu)建接近于實(shí)際的虛擬化試驗(yàn)環(huán)境，來揭示電偶腐蝕中的微觀過程及其反應(yīng)機(jī)理。

6.1 以第一性原理為主的原子分子模擬

目前，第一性原理計(jì)算應(yīng)用較多的方向是偶對(duì)材料表面分子吸附過程、解離過程以及附著面氧化行為等，用以說明各組分吸附對(duì)于表面結(jié)構(gòu)的影響[70-71]。在電偶腐蝕的模擬計(jì)算中，主要采取密度泛函理論（Density functional theory，DFT）和分子動(dòng)力學(xué)（Molecular Dynamics，MD）。Mohammad[22]就結(jié)合DFT和MD通過模擬計(jì)算指出，在環(huán)氧涂層與氧化鋁基體之間的封閉結(jié)構(gòu)中，水的動(dòng)力學(xué)和能量特性發(fā)生了嚴(yán)重的改變，這嚴(yán)重影響了鋁合金的電偶腐蝕行為。

密度泛函理論是一種研究多電子體系電子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)方法，其主要基于非均勻電子氣理論提出的Hohenberg-Kohn定理和Kohn-Sham定理[72-73]。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，現(xiàn)常依據(jù)廣義梯度近似和局域密度近似等對(duì)方程中的交換–關(guān)聯(lián)項(xiàng)進(jìn)行近似處理，并采用贗勢(shì)、投影綴加波和平面波基組等方法來對(duì)原子核和電子之間的相互作用進(jìn)行闡述，大幅度提高了電偶腐蝕的計(jì)算效率。李小朋[74]以基于密度泛函理論的第一性原理軟件VASP為工具載體，對(duì)Al-Zn-Mg-Cu合金包含的幾種中間相進(jìn)行晶格常數(shù)的計(jì)算，依據(jù)其結(jié)合能和形成焓結(jié)果顯示，按照其形成的難易順序?yàn)椋篈l2Cu>Al2CuMg> MgZn2，對(duì)后續(xù)腐蝕初始位置的判斷提供了理論支持。

分子動(dòng)力學(xué)對(duì)單個(gè)原子應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)和數(shù)學(xué)溶劑化的牛頓公式來提取樣品系統(tǒng)的可測(cè)量屬性，結(jié)合原子的微觀屬性，借此通過模擬單個(gè)原子的動(dòng)態(tài)行為來模擬材料行為[75]。在電偶腐蝕計(jì)算領(lǐng)域，首先設(shè)置模擬電偶對(duì)的初始條件和邊界條件（即粒子的初始速度和位置），按照試驗(yàn)環(huán)境完成合適控溫方法（直接速度標(biāo)定法、Andersen控溫法、Berendsen外部熱浴法等）的選取，確定原子間作用勢(shì)函數(shù)（對(duì)勢(shì)、多體勢(shì)函數(shù)等）和運(yùn)動(dòng)方程，最后計(jì)算得出結(jié)果[76]。在使用MD進(jìn)行鋁合金電偶腐蝕的數(shù)值模擬時(shí)，其計(jì)算精度往往受到多方面影響。Mohammad[22]在使用搭載ReaxFF優(yōu)化方法的MD模擬來計(jì)算有機(jī)涂層和2024-T3鋁基復(fù)合系統(tǒng)的原子間力場(chǎng)時(shí)指出，MD精度受到有機(jī)相、基質(zhì)、有機(jī)相與基質(zhì)的界面3個(gè)方面的控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)力場(chǎng)的限制。

6.2 基于有限元（FEM）和擴(kuò)展有限元（XFEM）的計(jì)算模型

有限元法（Finite Element Method，F(xiàn)EM）使用變分的思想，使誤差函數(shù)趨于最小值，從而得到穩(wěn)定解，它的實(shí)質(zhì)是一種求解偏微分方程邊值問題近似解的數(shù)值計(jì)算方法[23]。其具體求解步驟分別為：建立積分方程；單元?jiǎng)澐趾痛_定單元基函數(shù)；單元分析與總體合成；邊界條件處理；求解有限元方程[68]?；诤?jiǎn)化電偶腐蝕的復(fù)雜條件出發(fā)，早期有限元（FEM）計(jì)算模型假定了固定的腐蝕幾何形狀。隨著計(jì)算方法的發(fā)展，有限體積法（FVM）、有限元法（FEM）、擴(kuò)展有限元法（XFEM）、非局部周動(dòng)力（PD）模型、元胞自動(dòng)機(jī)（CA）模型和相場(chǎng)（PF）方法等新型算法被用來嘗試解決鋁合金腐蝕邊界的運(yùn)動(dòng)問題。Marcel等[20]在測(cè)定碳纖維增強(qiáng)塑料/鋁鉚釘耦接中鋁合金EN AW-6060-T6的點(diǎn)蝕敏感性過程中，通過有限元模擬來探究電偶腐蝕過程，其結(jié)果如圖9所示。結(jié)果表明，6周浸泡試驗(yàn)的結(jié)果與有限元法預(yù)測(cè)的腐蝕行為一致。在鋁合金電偶腐蝕模型建立的過程中，如何提升算法的精度和收斂性，以此來更好地模擬尖銳界面的腐蝕邊界等問題，一直是研究重點(diǎn)難點(diǎn)。

圖9 穩(wěn)態(tài)下接頭表面經(jīng)FEM計(jì)算的電位分布[20]

同時(shí)，有限元算法對(duì)部分試驗(yàn)條件的理想化設(shè)計(jì)同樣會(huì)導(dǎo)致一定的預(yù)測(cè)偏差。Ruiz等[77]在薄電解質(zhì)液膜下研究碳鋼/鋁合金電偶腐蝕的產(chǎn)物過程中，模型預(yù)測(cè)在電偶腐蝕初級(jí)階段（前5 s）將會(huì)快速產(chǎn)生OH–，但試驗(yàn)結(jié)果顯示相差甚遠(yuǎn)，而在5 s后預(yù)測(cè)的趨勢(shì)與試驗(yàn)結(jié)果吻合度較高。分析原因可能是，在電解質(zhì)中瓊脂的存在影響了化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散或者薄液膜的蒸發(fā)問題。

數(shù)字仿真模擬基于腐蝕化學(xué)機(jī)理，通過理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算在鋁合金電偶腐蝕研究的反應(yīng)構(gòu)建、機(jī)理研究、腐蝕預(yù)測(cè)等方面獲得了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，數(shù)字仿真模擬的構(gòu)建過程是多種多樣的。卞貴學(xué)等[78]就將極化曲線作為邊界條件，建立了電偶腐蝕預(yù)測(cè)模型，通過該模型計(jì)算得到鋁/鈦合金在不同NaCl濃度和不同pH值溶液中的電偶電流，其結(jié)果同樣與電化學(xué)試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果吻合。

7 衍生領(lǐng)域研究

為了更切合鋁合金的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，除了2種異種金屬的電偶腐蝕研究外，仍存在著大量的衍生領(lǐng)域研究。鋁合金電偶腐蝕的影響因子復(fù)雜，而這些衍生情況與雙金屬電偶對(duì)相較則更為龐雜。如何有效對(duì)這類衍生情況進(jìn)行研究，精確掌握其中的腐蝕規(guī)律，建立廣泛適用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)指導(dǎo)實(shí)際工業(yè)工程具有重要意義和價(jià)值。

鋁合金的緩蝕領(lǐng)域研究作為極具應(yīng)用價(jià)值的衍生領(lǐng)域之一，經(jīng)過多年的研究已具備一定基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段常用的緩蝕方法主要有優(yōu)化材料選取和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、陽極氧化處理、緩蝕劑處理、涂層防護(hù)等。其中，陽極氧化處理成本廉價(jià)、效率高，但是工作電壓、電解液溫度、pH值等的微小擾動(dòng)都將對(duì)鋁合金表面氧化膜的孔洞形狀、幾何大小、堆疊厚度等產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致其耐蝕性的不穩(wěn)定[79]。緩蝕劑是直接有效的防護(hù)手段，其主要機(jī)理是通過反應(yīng)形成吸附膜或產(chǎn)物膜，阻止鋁合金與腐蝕介質(zhì)進(jìn)一步接觸，常用的主要包括有機(jī)、無機(jī)和稀土緩蝕劑三大類[80]。由于鋁合金常用緩蝕劑鉻酸鹽因致癌性而被淘汰[81]，加上材料工藝的發(fā)展進(jìn)步，因此新型涂層的研究與制備不斷向前推進(jìn)。朱建康等[82]綜述了石墨烯防腐涂層的研究進(jìn)展，并指出了其腐蝕促進(jìn)行為與相應(yīng)對(duì)策。

在鋁合金的實(shí)際應(yīng)用中，三金屬耦合是一種普遍現(xiàn)象，常見的如螺栓、墊片與基材的三金屬電偶問題。目前三金屬耦接問題沒有標(biāo)準(zhǔn)的研究方法[69]，必須按照目標(biāo)要求考慮電偶對(duì)空間排布、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、封裝情況等。陳躍良等[83]研究了2A12鋁合金/TC18鈦合金/ 30CrMnSiNi2A高強(qiáng)鋼在薄液膜情況下的電偶腐蝕情況，發(fā)現(xiàn)其測(cè)量得到的表面電偶電流與有限元仿真模型吻合度較高。結(jié)合微區(qū)電化學(xué)技術(shù)和數(shù)字仿真模擬可以有效對(duì)三金屬耦接問題進(jìn)行總結(jié)和預(yù)測(cè)，對(duì)工程設(shè)計(jì)具有重要參考意義。史林軍[69]采用傳統(tǒng)電化學(xué)方法、SVET測(cè)量、有限元仿真綜合，對(duì)海洋環(huán)境中的2024鋁合金/Q235碳鋼/304不銹鋼電偶腐蝕問題進(jìn)行了探究，設(shè)計(jì)并制備了可大幅提升三金屬電偶腐蝕評(píng)價(jià)效率的裝置。

8 結(jié)語

目前鋁合金電偶腐蝕的研究向微觀區(qū)域、深層機(jī)理發(fā)展，而這必然要求研究方法向微觀層面挖掘更有效、更準(zhǔn)確腐蝕信息?？紤]到科學(xué)研究的體系性和發(fā)展性，在未來鋁合金電偶腐蝕的研究方法發(fā)展將有以下4個(gè)特點(diǎn)：

1）鋁合金電偶腐蝕的研究方法將繼續(xù)以常規(guī)研究手段為基礎(chǔ)，對(duì)腐蝕進(jìn)程進(jìn)行基本判斷和掌握。以針對(duì)微區(qū)腐蝕信息觀測(cè)和仿真建模計(jì)算為主的新型研究技術(shù)方法，則將作為研究腐蝕機(jī)理的有效手段繼續(xù)進(jìn)行重點(diǎn)發(fā)展。

2）對(duì)腐蝕前后的鋁合金試件進(jìn)行微觀形貌觀測(cè)—結(jié)合先進(jìn)的微區(qū)電化學(xué)測(cè)量方法—構(gòu)建多維的腐蝕信息構(gòu)型，這種針對(duì)局部腐蝕區(qū)域進(jìn)行多角度腐蝕機(jī)理探究的研究方法已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[84]，并不斷深入完善。

3）隨著算法的不斷改進(jìn)和運(yùn)算能力的大幅提升，原先數(shù)字建模過程中的限制條件將進(jìn)一步放寬，使得仿真模型將更接近于實(shí)際情況[85]。新型數(shù)字模擬仿真技術(shù)的興起，也將極大促進(jìn)鋁合金電偶腐蝕機(jī)理推斷、理論模型的發(fā)展與進(jìn)步。

4）在衍生領(lǐng)域研究方向上，結(jié)合常規(guī)研究手段、微區(qū)電化學(xué)測(cè)量、數(shù)字仿真模擬的多尺度方法將有力推動(dòng)其發(fā)展，對(duì)如何減緩鋁合金電偶腐蝕，研發(fā)更有效的緩蝕手段，以及三金屬耦接問題的有效評(píng)價(jià)具有積極意義。

[1] TALBOT D, TALBOT J. Corrosion Science and Tech-nology[M]. 2nd Edition. Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2007.

[2] WALDMAN J. The Longest War[M]. First Simon & Schuster hardcover edition[M]. New York: Simon & Schuster, 2015.

[3] RICHARDS J W. The Resistance to Corrosion of some Light Aluminium Alloys[J]. Journal of the Franklin Institute, 1895, 139(1): 69-72.

[4] 胡鵬飛, 張慧霞, 李相波, 等. 電偶腐蝕研究方法綜述[J]. 裝備環(huán)境工程, 2020, 17(10): 110-117.

HU Peng-fei, ZHANG Hui-xia, LI Xiang-bo, et al. Sum-mary of Research Methods for Galvanic Corrosion[J]. Equipment Environmental Engineering, 2020, 17(10): 110-117.

[5] 肖毅. 異種金屬的電偶腐蝕行為及防護(hù)技術(shù)研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué)(北京), 2021.

XIAO Yi. Research on Galvanic Corrosion and Protection Technology of Dissimilar Metals[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2021.

[6] CLIFTON SORBY H. On the Direct Correlation of Mec-ha-nical and Chemical Forces[J]. Journal of the Franklin Institute, 1864, 77(2): 97-106.

[7] LOTO R T. Corrosion Resistance of 3105 and 6110 Aluminium Alloy in Neutral Chloride- and Sulphate- Contaminated Artificial Seawater[J]. Journal of Bio- and Tribo-Corrosion, 2020, 6(4): 111.

[8] VERDALET-GUARDIOLA X, SAILLARD R, FORI B, et al. Comparative Analysis of the Anticorrosive Prope-rties of Trivalent Chromium Conversion Coatings Formed on 2024-T3 and 2024-T351 Aluminium Alloys[J]. Corro-sion Science, 2020, 167: 108508.

[9] SRAVANTHI S S, ACHARYYA S G, JOARDAR J, et al. A Study on Corrosion Resistance and Mechanical Perfor-mance of 6061 Aluminium Alloy: Galvanized Mild Steel Electron Beam Welds at Varying Welding Parameters[J]. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2020, 73(4): 881-895.

[10] AKID R, MILLS D J. A Comparison between Conven-tional Macroscopic and Novel Microscopic Scanning Electrochemical Methods to Evaluate Galvanic Corro-sion[J]. Corrosion Science, 2001, 43(7): 1203-1216.

[11] CALABRESE L, PROVERBIO E, POLLICINO E, et al. Effect of Galvanic Corrosion on Durability of Alumin-ium/Steel Self-Piercing Rivet Joints[J]. Corrosion Engine-ering, Science and Technology, 2015, 50(1): 10-17.

[12] LIU Wen-juan, WANG Yu, GE Hong-bin, et al. Microstr-ucture Evolution and Corrosion Behavior of Fe-Al-Based Intermetallic Aluminide Coatings under Acidic Cond-ition[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2018, 28(10): 2028-2043.

[13] LIU C P, CHANG S J, LIU Y F, et al. Corrosion-Induced Degradation and Its Mechanism Study of Cu–Al Interface for Cu-Wire Bonding under HAST Conditions[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2020, 825: 154046.

[14] LI Ni, DONG Chao-fang, MAN Cheng, et al. Insight into the Localized Strain Effect on Micro-Galvanic Corrosion Behavior in AA7075-T6 Aluminum Alloy[J]. Corrosion Science, 2021, 180: 109174.

[15] LIU Y, ZHANG X M, ZHANG H. Role of Secondary Phase Particles of 2519A Aluminium Alloy in Localised Corrosion[J]. Materials Research Innovations, 2013, 17(sup1): 83-88.

[16] CAMPESTRINI P, VAN WESTING E P M, VAN ROOIJEN H W, et al. Relation between Microstructural Aspects of AA2024 and Its Corrosion Behaviour Inves-tigated Using AFM Scanning Potential Technique[J]. Corrosion Science, 2000, 42(11): 1853-1861.

[17] ANDREATTA F, TERRYN H, DE WIT J H W. Effect of Solution Heat Treatment on Galvanic Coupling between Intermetallics and Matrix in AA7075-T6[J]. Corrosion Science, 2003, 45(8): 1733-1746.

[18] WANG Bin-bin, WANG Zhen-yao, HAN Wei, et al. Atmospheric Corrosion of Aluminium Alloy 2024-T3 Exposed to Salt Lake Environment in Western China[J]. Corrosion Science, 2012, 59: 63-70.

[19] DAN Zhen-hua, MUTO I, HARA N. Effects of Enviro-nmental Factors on Atmospheric Corrosion of Aluminium and Its Alloys under Constant Dew Point Conditions[J]. Corrosion Science, 2012, 57: 22-29.

[20] MANDEL M, KRüGER L. Determination of Pitting Sensitivity of the Aluminium Alloy EN AW-6060-T6 in a Carbon-Fibre Reinforced Plastic/Aluminium Rivet Joint by Finite Element Simulation of the Galvanic Corrosion Process[J]. Corrosion Science, 2013, 73: 172-180.

[21] LIN Chen, RUAN Hai-hui. Multi-Phase-Field Modeling of Localized Corrosion Involving Galvanic Pitting and Mechano-Electrochemical Coupling[J]. Corrosion Science, 2020, 177: 108900.

[22] MOHAMMAD S. 2024——T3鋁合金功能性環(huán)氧涂層的腐蝕防護(hù)和計(jì)算模擬[D]. 合肥: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2021.

MOHAMMAD S. Corrosion Protection and Calculation Simulation of Functional Epoxy Coating on 2024—T3 Aluminum Alloy[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2021.

[23] WANG Yong-chao, YIN Li-tao, JIN Ying, et al. Num-erical Simulation of Micro-Galvanic Corrosion in Al Alloys: Steric Hindrance Effect of Corrosion Product[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2017, 164(14): C1035-C1043.

[24] 曲宜超. 鹽霧環(huán)境下2A12鋁合金與Ti-15-3鈦合金的接觸腐蝕研究[D]. 大連: 大連理工大學(xué), 2019.

QU Yi-chao. Study on Contact Corrosion of 2A12 Aluminum Alloy and Ti-15-3 Titanium Alloy in Salt Spray Environment[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2019.

[25] LIU L L, PAN Q L, WANG X D, et al. The Effects of Aging Treatments on Mechanical Property and Corrosion Behavior of Spray Formed 7055 Aluminium Alloy[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2018, 735: 261-276.

[26] ZOU Shi-wen, QU Yi-chao, ZHOU Wen-long, et al. Anode Characteristics of Al/Ti Galvanic Couple in a Salt Spray Environment[J]. Materials and Corrosion, 2019, 70(12): 2311-2319.

[27] ZHANG Tian-bao, JIANG Wen-feng, WANG Hui-long, et al. Synthesis and Localized Inhibition Behaviour of New Triazine-Methionine Corrosion Inhibitor in 1?M HCl for 2024-T3 Aluminium Alloy[J]. Materials Chemistry and Physics, 2019, 237: 121866.

[28] DAVOODI A, PAN J, LEYGRAF C, et al. Integrated AFM and SECM for in Situ Studies of Localized Corrosion of Al Alloys[J]. Electrochimica Acta, 2007, 52(27): 7697-7705.

[29] CHEN Yong, WANG Yan-qiu, ZHOU Li, et al. Macro- Galvanic Effect and Its Influence on Corrosion Behaviors of Friction Stir Welding Joint of 7050-T76 Al Alloy[J]. Corrosion Science, 2020, 164: 108360.

[30] 高宏, 李慶祥, 薛實(shí)福, 等. 高分辨率光學(xué)輪廓儀[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào), 1995, 16(2): 135-139.

GAO Hong, LI Qing-xiang, XUE Shi-fu, et al. High Resolution Optixal Profiler[J]. Chinese Journal of Scien-tific Instrument, 1995, 16(2): 135-139.

[31] WANG Wei-zhan, CHEN Zhi-gang, FENG Shun-shan. Effect of CeO2on Impact Toughness and Corrosion Resistance of WC Reinforced Al-Based Coating by Laser Cladding[J]. Materials (Basel, Switzerland), 2019, 12(18): 2901.

[32] WANG Shan-shan, BOERSTLER J, FRANKEL G S. Fundamental Study of Corrosion Preventive Compounds: Part II—Effects on Galvanic Corrosion of Coated Al Alloy Panels Coupled to Noble Fasteners[J]. Corrosion, 2018, 74(5): 499-508.

[33] SALVO L, CLOETENS P, MAIRE E, et al. X-Ray Micro-Tomography an Attractive Characterisation Techn-ique in Materials Science[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Intera-ctions With Materials and Atoms, 2003, 200: 273-286.

[34] CONNOLLY B J, HORNER D A, FOX S J, et al. X-Ray Microtomography Studies of Localised Corrosion and Transitions to Stress Corrosion Cracking[J]. Materials Science and Technology, 2006, 22(9): 1076-1085.

[35] RAFLA V, KING A D, GLANVILL S, et al. Operando Observation of Galvanic Corrosion between Aluminum Alloy 7050-T7451 and 304 Stainless Steel in a Simulated Fastener Arrangement Using X-Ray Tomography[J]. Corrosion, 2015, 71(10): 1171-1176.

[36] SHINATO K W, HUANG Fei-fei, JIN Ying. Principle and Application of Atomic Force Microscopy (AFM) for Nanoscale Investigation of Metal Corrosion[J]. Corrosion Reviews, 2020, 38(5): 423-432.

[37] 李久青, 杜翠薇. 腐蝕試驗(yàn)方法及監(jiān)測(cè)技術(shù)[M]. 北京: 中國(guó)石化出版社, 2007.

LI Jiu-qing, DU Cui-wei. Corrosion Test Method and Monitoring Technology[M]. Beijing: China Petroch-emical Press, 2007.

[38] 劉艷潔, 王振堯, 柯偉. 薄液膜下鋁合金與不銹鋼電偶腐蝕研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2015, 12(1): 1-5.

LIU Yan-jie, WANG Zhen-yao, KE Wei. Study on the Galvanic Corrosion of Aluminium Alloy and Stainless Steel under a Thin Electrolyte Film[J]. Equipment Envir-onmental Engineering, 2015, 12(1): 1-5.

[39] 胡勝波. 深海高靜水壓模擬環(huán)境下幾種電偶腐蝕行為研究[D]. 合肥: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2020.

HU Sheng-bo. Study on Several Galvanic Corrosion in Simulating Deep Sea Hydrostatic Pressure Condition[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2020.

[40] 陸峰, 張曉云, 湯智慧, 等. 碳纖維復(fù)合材料與鋁合金電偶腐蝕行為研究[J]. 中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào), 2005, 25(1): 39-43.

LU Feng, ZHANG Xiao-yun, TANG Zhi-hui, et al. Galvanic Corrosion Behavior between Carbon Fiber Reinforced Plastic Materials and Aluminum Alloys[J]. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 2005, 25(1): 39-43.

[41] NARDELI J V, SNIHIROVA D V, FUGIVARA C S, et al. Localised Corrosion Assessement of Crambe-Oil-Based Polyurethane Coatings Applied on the ASTM 1200 Aluminum Alloy[J]. Corrosion Science, 2016, 111: 422-435.

[42] WANG M F, XIAO D H, SUN B R, et al. Microstructure, Mechanical Properties and Corrosion Behavior of Al-Cu-Mg-Sn-Ga-in Alloy[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2019, 776: 172-180.

[43] CANAKC? A, OZKAYA S, ERDEMIR F, et al. Effects of Fe–Al Intermetallic Compounds on the Wear and Corrosion Performances of AA2024/316L SS Metal/ Metal Composites[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2020, 845: 156236.

[44] KOSABA T, MUTO I, SUGAWARA Y. Effect of Anodizing on Galvanic Corrosion Resistance of Al Cou-pled to Fe or Type 430 Stainless Steel in Diluted Synth-etic Seawater[J]. Corrosion Science, 2021, 179: 109145.

[45] 劉道新. 材料的腐蝕與防護(hù)[M]. 西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 2006.

LIU Dao-xin. Corrosion and Protection of Materials[M]. Xi'an: Northwestern Polytechnical University Press, 2006.

[46] ANAMAN S Y, CHO H H, DAS H, et al. Galvanic Corrosion Assessment of Friction Stir Butt Welded Joint of Aluminum and Steel Alloys[J].International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Techn-ology, 2020, 7(4): 905-911.

[47] 王鳳平, 康萬利, 敬和民, 等. 腐蝕電化學(xué)原理、方法及應(yīng)用[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.

WANG Feng-ping, KANG Wan-li, JING He-min, et al. Principle, Method and Application of Corrosion Electroc-hemistry[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2008.

[48] BOCKRIS J O'M, REDDY A K N, GAMBOA-ALDECO M. Modern Electrochemistry 2A: Fundamentals of Electr-odics[M]. Second Edition. New York: Kluwer Academic/ Plenum Publishers, 2000.

[49] 廖瀟垚. 2219鋁合金攪拌摩擦焊接頭電偶腐蝕行為研究[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2016.

LIAO Xiao-yao. Galvanic Corrosion Behavior of Friction Stir Welded Jionts for 2219 Aluminum Alloys[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016.

[50] 水流徹. 腐蝕電化學(xué)及其測(cè)量方法[M]. 侯保榮, 等. 譯. 北京: 科學(xué)出版社, 2018.

水が流れる. Corrosion Electrochemistry and Its Meas-urement Method[M]. HOU Bao-rong, et al. Translation. Beijing: Science Press, 2018.

[51] POLICASTRO S A, ANDERSON R M, HANGARTER C M. Analysis of Galvanic Corrosion Current between an Aluminum Alloy and Stainless-Steel Exposed to an Equilibrated Droplet Electrolyte[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2021, 168(4): 041507.

[52] 韓難難. 兩種基于電化學(xué)噪聲技術(shù)的腐蝕監(jiān)測(cè)傳感器的研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué), 2016.

HAN Nan-nan. Two Kinds of Corrosion Monitoring Sensor Based on Electrochemical Noise Technique[D]. Harbin: Harbin Engineering University, 2016.

[53] 易晨曦. 典型金屬初期腐蝕規(guī)律的電化學(xué)噪聲技術(shù)研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2018.

YI Chen-xi. The Study of Electrochemical Noise Techni-que on the Initial Corrosion Behavior of Typical Metals[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2018.

[54] 程列鑫, 董澤, 杜錫勇, 等. 電化學(xué)噪聲技術(shù)在金屬腐蝕檢測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2015, 29(S1): 462-466.

CHENG Lie-xin, DONG Ze, DU Xi-yong, et al. Appli-cation Status and Development Trend of Electrochemical Noise Technique in the Detection of Metal Corrosion[J]. Materials Review, 2015, 29(S1): 462-466.

[55] SILVA R M P, MILAGRE M X, OLIVEIRA L A, et al. The Local Electrochemical Behavior of the AA2098-T351 and Surface Preparation Effects Investigated by Scanning Electrochemical Microscopy[J]. Surface and Interface Analysis, 2019, 51(10): 982-992.

[56] HAQUE Z, CLARK B A, LILLARD R S. Experimental Considerations for Modeling Galvanic Corrosion in Alu-minum and Its Alloys[J]. Corrosion, 2018, 74(8): 903-913.

[57] COELHO L B, TARYBA M, ALVES M, et al. The Corrosion Inhibition Mechanisms of Ce(III) Ions and Triethanolamine on Graphite—AA2024-T3 Galvanic Couples Revealed by Localised Electrochemical Techni-ques[J]. Corrosion Science, 2019, 150: 207-217.

[58] TAN Yong-jun, LIU Tie. Inhibiting Localized Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloy by Rare Earth Metal Compounds: Behaviors and Characteristics Observed Using an Electrochemically Integrated Multi-Electrode Array[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2013, 160(4): C147-C158.

[59] ANDREATTA F, TERRYN H, DE WIT J H W. Corro-sion Behaviour of Different Tempers of AA7075 Alum-inium Alloy[J]. Electrochimica Acta, 2004, 49(17-18): 2851-2862.

[60] ZHAO Qi-yue, ZHAO Jin-bin, CHENG Xue-qun, et al. Galvanic Corrosion of the Anodized 7050 Aluminum Alloy Coupled with the Low Hydrogen Embrittlement CdTi Plated 300M Steel in an Industrial-Marine Atmo-spheric Environment[J]. Surface and Coatings Techn-ology, 2020, 382: 125171.

[61] 李祝文, 李巖, 秦永坤, 等. EIS、LEIS和DEIS在金屬腐蝕與防護(hù)研究中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 電鍍與涂飾, 2018, 37(9): 404-410.

LI Zhu-wen, LI Yan, QIN Yong-kun, et al. Progress in Applications of EIS, LEIS, and DEIS in Research of Metal Corrosion and Protection[J]. Electroplating & Finishing, 2018, 37(9): 404-410.

[62] SIM?ES A M, BATTOCCHI D, TALLMAN D E, et al. SVET and SECM Imaging of Cathodic Protection of Aluminium by a Mg-Rich Coating[J]. Corrosion Science, 2007, 49(10): 3838-3849.

[63] IKEUBA A I, ZHANG Bo, WANG Jian-qiu, et al. Understanding the Galvanic Corrosion of the Q-Phase/Al Couple Using SVET and SIET[J]. Journal of Materials Science & Technology, 2019, 35(7): 1444-1454.

[64] GAL-OR L, RAZ Y, YAHALOM J. Mathematical Charac-terization of Corrosion Currents in Local Elect-rolytic Cells[J]. Journal of the Electrochemical Society, 1973, 120(5): 598.

[65] MCCAFFERTY E. Calculation of Current Distribution in Circular Corrosion Cells[J]. Corrosion Science, 1976, 16(3): 183-190.

[66] GALVELE J. Transport Processes in Passivity Break-down—II. Full Hydrolysis of the Metal Ions[J]. Corrosion Science, 1981, 21(8): 551-579.

[67] 李妮. 鋁合金中化合物微電偶效應(yīng)的第一性原理計(jì)算與腐蝕行為預(yù)測(cè)研究[D]. 北京: 北京科技大學(xué), 2021.

LI Ni. Study on First-Principles Calculation of Micro- Galvanic Effect of Compounds and Prediction of Corro-sion Behavior of Aluminum Alloy[D]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2021.

[68] 殷利濤. 微孔電沉積與微區(qū)電偶腐蝕過程的有限元數(shù)值仿真研究[D]. 北京: 北京科技大學(xué), 2019.

YIN Li-tao. FEM Modeling and Simulation of the Electr-odeposition in Micro via and Micro-Galvanic Corros-ion[D]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2019.

[69] 史林軍. 海洋環(huán)境中三金屬電偶腐蝕行為研究及有限元模擬[D]. 合肥: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2021.

SHI Lin-jun. Experimental and Simulation Study of Tri-Metallic Galvanic Corrosion in Marine Environm-ent[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2021.

[70] RANEA V A, SCHNEIDER W F, CARMICHAEL I. DFT Characterization of Coverage Dependent Molecular Water Adsorption Modes on Α-Al2O3(0001)[J]. Surface Science, 2008, 602(1): 268-275.

[71] 董紹楠. 水溶液中鋁離子水解-絡(luò)合反應(yīng)和鋁礦物溶解機(jī)制的密度泛函理論研究[D]. 南京: 南京大學(xué), 2019.

DONG Shao-nan. Density Functional Theory Studies on the Hydrolysis-Complexation Reactions of Aqueous Aluminum Ions and Aluminum Mineral Dissolution Mechanism[D]. Nanjing: Nanjing University, 2019.

[72] NITYANANDA R, HOHENBERG P, KOHN W. Inhom-ogeneous Electron Gas[J]. Resonance, 2017, 22(8): 809-811.

[73] 孔敏. 第一性原理研究鋁合金中間相的腐蝕機(jī)理[D]. 桂林: 桂林理工大學(xué), 2020.

KONG Min. The Corrosion Mechanism of Intermediate Phase in Aluminum Alloy: First-Principles Calcula-tions[D]. Guilin: Guilin University of Technology, 2020.

[74] 李小朋. Al-Zn-Mg-Cu超強(qiáng)鋁合金中主要金屬間化合物相的第一性原理研究[D]. 南京: 東南大學(xué), 2015.

LI Xiao-peng. First-Principles Study on Main Interm-etallic Compounds in Al-Zn-Mg-Cu Super-Strong Alum-in-um Alloy[D]. Nanjing: Southeast University, 2015.

[75] KONOVALENKO I, KONOVALENKO I S, DMITRIEV A, et al. Mass Transfer at Atomic Scale in MD Simulation of Friction Stir Welding[J]. Key Engineering Materials, 2016, 683: 626-631.

[76] 張孝同. 金屬腐蝕損傷及微裂紋演化過程研究[D]. 銀川: 寧夏大學(xué), 2018.

ZHANG Xiao-tong. Study of Metal Corrosion Damage and Microeracks Evolution Process[D]. Yinchuan: Ningxia University, 2018.

[77] RUIZ-GARCIA A, JIMENEZ-GONZALEZ E, CANO E, et al. The Corrosion Products in a Carbon Steel/Alumi-num Alloy Galvanic Couple under Thin Electrolyte Films: An Efficient Model[J]. Electrochemistry Commu-nications, 2019, 104: 106485.

[78] 卞貴學(xué), 陳躍良, 張勇, 等. 基于電偶腐蝕仿真的鋁/鈦合金在不同濃度酸性NaCl溶液中與水介質(zhì)中的當(dāng)量折算系數(shù)[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2019, 33(16): 2746-2752.

BIAN Gui-xue, CHEN Yue-liang, ZHANG Yong, et al. Equivalent Conversion Coefficient of Aluminum/Tita-nium Alloy between Acidic NaCl Solution with Different Concentration and Water Based on Galvanic Corrosion Simulation[J]. Materials Reports, 2019, 33(16): 2746-2752.

[79] HU Li-fang, CHEN Da-ming, SHI Fang-rong, et al. Effect of AlSiFe on the Anodizing Process of 6063 Alum-inum[J]. Surface and Interface Analysis, 2016, 48(12): 1299-1304.

[80] 史美慧. AA2024鋁合金的電偶腐蝕行為及緩蝕劑影響研究[D]. 沈陽: 沈陽工業(yè)大學(xué), 2019.

SHI Mei-hui. Study on Galvanic Corrosion Behavior of AA2024 Aluminum Alloy and Effect of Corrosion Inhib-itor[D]. Shenyang: Shenyang University of Techno-logy, 2019.

[81] 田振煌. 鋁合金2024-T3及其防護(hù)涂層的微區(qū)腐蝕研究[D]. 沈陽: 東北大學(xué), 2013.

TIAN Zhen-huang. Localized Corrosion Studies on Aluminum Alloy 2024-T3 and Its Protective Coating[D]. Shenyang: Northeastern University, 2013.

[82] 朱建康, 李爽, 張雙紅, 等. 石墨烯防腐涂層“腐蝕促進(jìn)行為”解決策略的研究進(jìn)展[J]. 表面技術(shù), 2021, 50(10): 126-139.

ZHU Jian-kang, LI Shuang, ZHANG Shuang-hong, et al. Research Progress on Solution Strategy of "Corrosion- Promotion Behaviour" of Graphene Anticorrosion Coa-tings[J]. Surface Technology, 2021, 50(10): 126-139.

[83] 陳躍良, 黃海亮, 卞貴學(xué), 等. 多電極偶接對(duì)金屬大氣腐蝕影響的試驗(yàn)與仿真[J]. 航空學(xué)報(bào), 2018, 39(6): 421751.

CHEN Yue-liang, HUANG Hai-liang, BIAN Gui-xue, et al. Test and Simulation of Effects of Multi-Electrode Coupling on Atmospheric Corrosion of Metals[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2018, 39(6): 421751.

[84] 劉增威. SECM對(duì)7075鋁合金在NaCl溶液中的電化學(xué)腐蝕行為研究[D]. 贛州: 江西理工大學(xué), 2017.

LIU Zeng-wei. Electrochemical Corrosion Behavior of SECM on 7075 Aluminum Alloy in NaCl Solution[D]. Ganzhou: Jiangxi University of Science and Technology, 2017.

[85] 王安東, 魏梓林, 胡建軍, 等. CF8611/AC531復(fù)合材料老化時(shí)的電化學(xué)行為及與其偶接時(shí)7B04鋁合金的當(dāng)量折算系數(shù)[J]. 表面技術(shù), 2021, 50(7): 318-327.

WANG An-dong, WEI Zi-lin, HU Jian-jun, et al. Electrochemical Behaviour of CF8611/AC531 Composite during Aging and Equivalent Conversion Coefficient of 7B04 Aluminum Alloy Coupled with it[J]. Surface Tech-n-ology, 2021, 50(7): 318-327.

Review of Research Methods on Galvanic Corrosion of Aluminum Alloy

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(Rocket Force University of Engineering, Xi'an 710000, China)

Aluminum alloy has been widely used in various fields in recent decades because of its high strength, low density and excellent machining performance. Due to the low corrosion potential and the lapping phenomenon with dissimilar metals, aluminum alloy is tended to be used as anode, thus accelerating the corrosion. This galvanic corrosion problem is universal and needs to be solved in depth. The common methods used to study the galvanic corrosion of aluminum alloy in China and internationally were introduced, and the new research techniques represented by microelectrochemical measurement and digital simulation were discussed.

Starting with the common research methods of galvanic corrosion of aluminum alloy, the surface morphology observation method, mass loss method, corrosion product analysis method and traditional electrochemical measurement were introduced and their applications in calculating the approximate corrosion rate, observing the overall corrosion morphology and characterizing the overall corrosion parameters were explained. However, due to the limitations of common research methods in mining the deep corrosion information and exploring the corrosion mechanism, the new research techniques represented by micro-electrochemical measurement and digital simulation were reviewed. As early as in 2001, Akid compared the conventional macroscopic and novel microscopic scanning electrochemical methods, pointed out that the macro methods used to measure galvanic corrosion (ZRA method and polarization curve method) significantly underestimated the sustainable current density after steel/Al/Al alloy coupling, and designed the local SRET measurement method. A corrosion current calibration program was used to provide more detailed local corrosion current density information. The micro-area electrochemical measurement mainly included scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) technique, wire beam electrodes (WBE) technique, scanning ion-selective electrode technique (SIET), scanning vibrating electrode technique (SVET), local electrochemical impedance spectroscopy (LEIS) technique, etc., which had significant advantages in the detection of the morphology details, ion activity, electrochemical parameters of aluminum alloy microstructure. With the SKPFM technique as an example, LIU Y et al. used SKPFM to clearly observe the height difference between Al2Cu and Al7Cu2Fe particles and the aluminum matrix, and cited Andreatta's conclusion to prove that the reason for the large Volta potential difference was mainly the phase different from the aluminum alloy matrix. Digital simulation mainly involved atomic and molecular simulation based on first principles (including Density Functional Theory (DFT) and Molecular Dynamics (MD), etc.) and calculation model based on Finite Element Method (FEM) and Extended Finite Element Method (XFEM), which provided a good simulation approach for the reasoning of aluminum alloy corrosion mechanism, the construction of corrosion process and the prediction of corrosion damage. Through calculation by DFT, KONG Min concluded that the surface work function of T1 phase in Al-Cu-Li alloy was mainly controlled by the density of Li atoms on the surface, and the increase of Li atoms would reduce its corrosion resistance. Marcel et al. used finite element simulation to determine the galvanic corrosion process of EN AW-6060-T6 aluminum alloy in CFRP/Aluminum rivets, and the results were in consistent with the results of the 6-week immersion test well.The research on the derivative field of galvanic corrosion of aluminum alloy was briefly summarized, and the research methods of corrosion inhibition field and trimetal coupling field different from those of bimetal were discussed.

At last, the characteristics of further development of research methods for galvanic corrosion of aluminum alloy are prospected. The research methods of galvanic corrosion of aluminum alloy will be continuously based on conventional research methods, and the new research methods will continue to focus on the development of effective means to study the corrosion mechanism.

aluminum alloy; galvanic corrosion; microelectrochemical measurement; digital simulation

TG172

A

1001-3660(2023)02-0135-13

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.02.012

2021–12–06；

2022–03–21

2021-12-06；

2022-03-21

陜西省自然科學(xué)基金（2022JM-243）

Natural Science Foundation of Shaanxi Province (2022JM-243)

?；埚危?998—），男，碩士研究生。

ZHU Hui-xin (1998-), Male, Postgraduate.

金國(guó)鋒（1984—），男，博士。

JIN Guo-feng (1984-), Male, Doctor.

?；埚? 黃智勇, 金國(guó)鋒, 等. 鋁合金電偶腐蝕研究方法綜述[J]. 表面技術(shù), 2023, 52(2): 135-147.

ZHU Hui-xin, HUANG Zhi-yong, JIN Guo-feng, et al. Review of Research Methods on Galvanic Corrosion of Aluminum Alloy[J]. Surface Technology, 2023, 52(2): 135-147.

責(zé)任編輯：劉世忠