基于元胞自動機法的晶間腐蝕仿真建模

唐 靖，李廣耀

(航空工業成都飛機工業(集團)有限責任公司，四川 成都 610092)

0 引 言

金屬材料在工業發展中占極為重要的地位，但大多數金屬及金屬合金具有比較活潑的化學性質，容易與周圍環境介質發生化學或電化學作用而引起金屬腐蝕，從而導致其使用性能下降或失效.

為了研究腐蝕對金屬結構的損傷及影響且深入了解環境介質作用下金屬腐蝕形成和演化機理并應用數值模擬其萌生及演化過程，國內外學者對各類腐蝕理論、腐蝕試驗及腐蝕防護等方面進行了大量研究.Szklarska-Smialowska[1]研究了腐蝕鈍化膜對金屬的保護作用及鈍化膜的破壞機制.Nguyan等[2]建立了鋁在含氯離子的溶液中發生點蝕的電化學反應方程式，并從機理上解釋了點蝕發生的一般原理.Pidaparti等[3]將元胞自動機(cellular automata,CA)模型用于模擬航空材料的點蝕.Wang等[4]應用CA模擬了表面帶有缺陷的金屬材料的腐蝕.Lishchuk等[5]考慮金屬晶界與晶粒內部的差異，建立了簡單的晶間腐蝕CA模型.王慧等[6]利用CA方法對金屬表面腐蝕損傷的演化進行了模擬研究.劉靜等[7]研究了CA模擬點蝕的建模框架，并利用三維CA模擬了點蝕生長過程.

本研究在探討現有金屬腐蝕CA模型的基礎上，考慮金屬體內部的晶界組織及夾雜等對腐蝕的影響，提出一種金屬介觀組織生成技術，建立含晶界組織結構、缺陷、夾雜等的金屬體，引入三維空間來模擬二維平面內的腐蝕，將腐蝕概率定義成與陰極、陽極電位差相關的函數，并引入粒……