模擬金屬表面局部腐蝕的CA方法

何樂儒， 殷之平， 黃其青， 劉佳鵬

(西北工業大學， 西安 710072)

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模擬金屬表面局部腐蝕的CA方法

何樂儒， 殷之平， 黃其青， 劉佳鵬

(西北工業大學， 西安 710072)

模擬金屬的局部腐蝕，采用元胞自動機方法(CA)，提出模擬金屬表面局部腐蝕的元胞自動機模型框架，將金屬-溶劑體系離散成元胞網格，對金屬腐蝕中涉及的轉化、滲透、擴散等過程進行局部規則的定義。引入參數φ，λ和ε，建立腐蝕速率的參數化模型。在此基礎上利用Matlab編程實現了對無防護層和有防護層金屬表面局部腐蝕的復雜模擬。模擬結果表明:φ=1時,無防護層的金屬表面發生普遍的均勻腐蝕，金屬內部發生多種形式的局部腐蝕；而含防護層的金屬表面腐蝕，在不同的參數λ和ε條件下，可得到不同的點腐蝕形貌。結果表明，CA方法可以實現對金屬表面局部腐蝕的復雜模擬，而參數化模型的λ和ε則引起了腐蝕形貌的差異。

局部腐蝕；元胞自動機；腐蝕速率；模擬

飛機由于其服役環境的復雜性常常遭受十分嚴重的腐蝕損傷。在所有的腐蝕損傷類型中，局部損傷是飛機結構腐蝕損傷中最普遍的形態，特別是點蝕，往往會造成飛機結構疲勞壽命的顯著降低。這是因為一方面飛機結構大多使用的是鋁合金，而鋁合金易發生點腐蝕；另一方面，點蝕常常會成為疲勞裂紋起源[1，2]，從而造成穿孔破壞導致危害性事故發生[3～5]。

金屬的均勻腐蝕和局部腐蝕通常是由于在基質-電解質交界面以及質量傳輸過程中復雜的電化學和化學反應造成的。……