碳钢薄液膜下随机腐蚀单元模型：重要性与建模验证

本文主要探讨了碳钢在薄液膜环境下腐蚀动力学过程中的随机腐蚀单元模型。作者刘君，来自天津大学材料科学与工程学院，关注金属腐蚀电化学领域，他的研究背景显示了大气腐蚀对于碳钢工业的重要性，因为每年因大气腐蚀造成的损失占据了碳钢总腐蚀损失的半数以上。预防和准确预测这种腐蚀现象对行业的经济和安全具有重大意义。 研究中，作者借鉴大孔隙下渗理论，针对氧在锈层中的表观扩散，构建了一个数学模型来描述碳钢在薄液膜条件下的腐蚀行为。这个模型是基于腐蚀电流与腐蚀速率之间的关系，通过腐蚀单元的单体模型来模拟腐蚀过程。作者强调，以往的研究更多关注长期腐蚀数据的积累，而对于以小时为单位的短时间腐蚀周期则相对较少。 为了优化模型，文章使用了正交极差法和方差分析来确定经验指数、放大系数和初始孔隙度这三个关键参数的取值范围。这些参数的精确确定对于模型的准确性和实用性至关重要。由于实际腐蚀过程中存在大量的表面缺陷和电解液聚集，这些腐蚀过程可以被视为由众多随机腐蚀单元组成，因此作者引入了随机函数来考虑这些不确定性因素。 作者进一步利用MATLAB编程进行计算，验证了所选参数的合理性，并以此为基础建立了短周期腐蚀时间的随机腐蚀单元模型。这一模型能够提供更细致和准确的腐蚀预测，对于优化碳钢材料的设计、防腐处理以及腐蚀防护策略具有实践价值。 关键词包括材料失效与保护、大气腐蚀、短周期、薄液膜和数学模型，显示出本文研究的前沿性和实用性。这篇首发论文不仅深化了我们对碳钢腐蚀机理的理解，也为减少大气腐蚀带来的经济损失提供了科学依据。