近期，中國科學院金屬研究所材料腐蝕與防護中心腐蝕電化學課題組在可磨耗封嚴涂層腐蝕領域取得新進展。研究發現：在Al-BN封嚴涂層基礎上以Cu代替部分Al制備的CuAl-Ni/C封嚴涂層，兼具優異的可磨耗性、抗沖蝕性及抗高溫氧化性；由于涂層中CuAl中間相的存在，涂層的耐常溫腐蝕能力顯著提升，如圖1所示。

▲圖1 (a) 兩種封嚴涂層綜合力學性能評價；(b) CuAl-Ni/C涂層的高溫性能評價；(c-d) 兩種封嚴涂層鹽霧試驗后表面形貌；(e-f) 兩種封嚴涂層腐蝕后綜合力學性能評價。

研究發現，在常溫腐蝕的初期階段，涂層中Cu元素發生活性溶解，且溶解速度高于Al元素，這一現象與Al元素的活性顯著高于Cu元素的常規認知相悖。進一步，該團隊利用第一性原理計算和分子動力學計算等方法（圖2），在綜合分析涂層各合金相中表面Cu、Al原子活性以及Cl^-在各合金相表面的吸附和擴散能力的基礎上，闡釋了Cu溶解速度高于Al的根本原因源于CuAl中間相的優先腐蝕。

該研究不僅驗證了通過合理的成分設計可以有效提高封嚴涂層的綜合使役性能，而且展示了第一性原理計算和分子動力學計算等理論計算方法在預測和闡釋合金元素的腐蝕活性方面的潛力，為腐蝕電化學理論研究提供了新途徑。相關研究成果已發表在《化學工程雜志》（Chemical Engineering Journal）上。