金屬的水腐蝕受鈍化多組分表面氧化物的形成和溶解控制。不幸的是，由于成分復(fù)雜且需要同時(shí)考慮多個(gè)動(dòng)力學(xué)因素，詳細(xì)的原子描述具有挑戰(zhàn)性。
為此，達(dá)爾豪西大學(xué)Penghao Xiao ，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Brandon C. Wood，Christine A. Orme將實(shí)驗(yàn)與第一性原理衍生的多尺度計(jì)算框架相結(jié)合，該框架超越了熱力學(xué)描述，以明確模擬 Ni-Cr 合金表面氧化物隨成分、溫度、pH 值和施加電壓變化的動(dòng)力學(xué)演變。
文章要點(diǎn)
1）在沒(méi)有點(diǎn)蝕的情況下，我們確定了三種不同的電壓范圍，其動(dòng)力學(xué)上受氧化物生長(zhǎng)、溶解以及競(jìng)爭(zhēng)性溶解和再沉淀的主導(dǎo)。
2）研究人員揭示了不斷變化的成分梯度和氧化物厚度，包括亞穩(wěn)態(tài) Ni-Cr 混合氧化物與厚的多孔 Ni 主導(dǎo)氧化物之間的轉(zhuǎn)變。除了闡明潛在的物理原理外，研究人員還強(qiáng)調(diào)了模型中競(jìng)爭(zhēng)動(dòng)力學(xué)的必要性，以正確預(yù)測(cè)從鈍化到腐蝕的轉(zhuǎn)變。研究結(jié)果為合金成分與環(huán)境條件的共同設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵的一步，以便在各種關(guān)鍵能源和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中可持續(xù)使用。
參考文獻(xiàn)
Xiao, P., Orme, C.A., Qiu, S.R. et al. Atomic-scale understanding of oxide growth and dissolution kinetics of Ni-Cr alloys. Nat Commun 16, 341 (2025).
DOI：10.1038/s41467-024-54627-x
https://doi.org/10.1038/s41467-024-54627-x
