对Ni-Cr合金的氧化物生长和溶解动力学的原子尺度理解
Penghao Xiao1, Christine A Orme2, S Roger Qiu3
1Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada. pxiao@dal.ca.
Nature communications
|January 2, 2025
概括
这项研究使用多尺度计算框架模拟金属腐蚀,揭示了Ni-Cr合金中氧化物演变的独特动态模式. 了解这些过程对于设计用于能源和基础设施的耐用材料至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 金属的水性腐蚀涉及复杂的表面氧化物形成和溶解.
- 详细的原子学理解受到构成复杂性和多种动力学因素的阻碍.
研究的目的:
- 在Ni-Cr合金上模拟表面氧化物的动态演变.
- 为了研究成分,温度,pH值和应用于电压对腐蚀的影响.
- 开发一个超越热力学描述的多尺度计算框架.
主要方法:
- 结合实验数据与第一原则衍生的多尺度计算框架.
- 显然模拟了表面氧化物的动力演变.
- 在没有插孔的情况下分析了三种不同的电压模式.
主要成果:
- 确定了由氧化物增长,溶解和竞争性溶解/沉主导的电压模式.
- 揭示了不断演变的组成梯度和氧化物厚度.
- 观察到从一个转移稳定的Ni-Cr混合氧化物过渡到一个Ni主导的氧化物.
结论:
- 竞争的动力学对于准确预测被动化到腐蚀过渡至关重要.
- 这些发现促进了对金属腐蚀机制的理解.
- 为可持续应用共同设计合金和环境条件提供了基础.


