項(xiàng)目背景

海洋是我國經(jīng)濟(jì)與軍事的戰(zhàn)略要地，走向深海、遠(yuǎn)海”是我國目前及未來的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。在深海、遠(yuǎn)海領(lǐng)域中應(yīng)用的裝備、裝置的發(fā)展面臨重大機(jī)遇與挑戰(zhàn)。深海、遠(yuǎn)海下金屬腐蝕防護(hù)問題是制約該發(fā)展的關(guān)鍵因素，亟待解決。

全球95%的海域深度超過200 米，水下服役的裝置裝備幾乎都會(huì)遭到深海環(huán)境作用。裝備裝置在深海下服役上浮下潛，面臨干濕交替、壓力交變、溫度交變等，目前由于對(duì)深海環(huán)境因素作用機(jī)理不清楚，相關(guān)報(bào)道少，導(dǎo)致把深海壓力簡單的歸為外加壓應(yīng)力，直接選用耐壓材料，這導(dǎo)致其快速失效遠(yuǎn)不能達(dá)到需求。

海洋裝備動(dòng)力系統(tǒng)服役環(huán)境苛刻復(fù)雜，主要包含高溫（300-600oC）、高鹽（NaCl）、高水蒸汽（H2O），其本質(zhì)為中溫固態(tài)NaCl-H2O-O2協(xié)同作用腐蝕。傳統(tǒng)耐蝕合金不銹鋼、鈦合金等在該環(huán)境下加速腐蝕，導(dǎo)致相同型號(hào)動(dòng)力系統(tǒng)裝置在內(nèi)陸地區(qū)服役可達(dá)上萬小時(shí)，而在南海地區(qū)僅為500 - 1000小時(shí)。由于腐蝕機(jī)理不明確，無法從根本上理解腐蝕控制因素，導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)選材及防護(hù)方法設(shè)計(jì)不清晰、無依據(jù)。

 因此，揭示兩大海洋復(fù)雜苛刻環(huán)境（深海水壓及海洋高溫）下金屬腐蝕防護(hù)機(jī)理是指導(dǎo)該環(huán)境下金屬防護(hù)研究的核心科學(xué)問題。

深海金屬/涂層材料腐蝕機(jī)理研究 

建立“深海力學(xué)-電化學(xué)”多因素交互作用腐蝕機(jī)理，首次構(gòu)建深海水壓-腐蝕電化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論方程，明確深海水壓下金屬溶解過程的電極反應(yīng)速度理論調(diào)控方法；闡明深海壓力對(duì)防護(hù)涂層界面破壞，及涂層/金屬界面電化學(xué)協(xié)同失效機(jī)理，為深海耐蝕金屬、防腐涂層成分/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。

指導(dǎo)深海防護(hù)涂層研制

搭建多種涂層的成分-結(jié)構(gòu)理論設(shè)計(jì)模型。突破高溫機(jī)械力-化學(xué)鍵合界面調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了涂層/金屬、填料/樹脂兩大界面化學(xué)結(jié)合，研發(fā)出系列新型海洋苛刻環(huán)境用玄武巖化學(xué)鍵合防腐涂料。

海洋高溫金屬/涂層材料腐蝕機(jī)理研究

首次實(shí)現(xiàn)了中溫固態(tài)鹽下電化學(xué)表征，證明了“動(dòng)態(tài)水膜”理論，揭示海洋高溫金屬化學(xué)-電化學(xué)交互作用機(jī)理；在鈦合金上進(jìn)一步建立“溫度場(chǎng)-電化學(xué)場(chǎng)” Cl活性催化腐蝕機(jī)制。

海洋高溫防護(hù)涂層設(shè)計(jì)及研發(fā)

申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)理論計(jì)算繪制了不同金屬/氧化物在溫度場(chǎng)-電化學(xué)場(chǎng)下與Cl-O競(jìng)爭反應(yīng)圖譜，建立海洋高溫防護(hù)涂層理論設(shè)計(jì)方法，研制出有機(jī)硅自修復(fù)防護(hù)涂層及系列搪瓷涂層已在多裝備上批量應(yīng)用。