金属点蚀过程的元胞自动机模拟

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本文在前人对金属腐蚀问题的元胞自动机模拟的基础上,建立了不锈钢应力腐蚀的元胞自动机模拟模型。模型分为腐蚀模拟部分和应力计算部分,腐蚀模拟部分利用元胞自动机方法,应力计算采用相场方法,获得蚀坑截面图以及应力和应变分布。基于这个模型对金属被腐蚀敏感性、环境腐蚀能力强弱、应力等因素对最终应力腐蚀结果的影响进行了分析。而后改进了腐蚀模拟模型,得到了更细致的不锈钢点蚀模拟模型。点蚀的生长具有随机性的特征,大量点蚀出现后并不能持续生长,只有一部分点蚀坑可以实现稳态生长。以往的模拟多数是针对稳态生长,尚未对点蚀生长的这种随机性,以及温度与最大点蚀深度的关系等点蚀生长规律进行全面的探讨,本文主要针对该问题对点蚀的元胞自动机模型进行了完善和补充,建立了能够描述点蚀过程中的再钝化、酸化自催化、腐蚀闭塞物的产生等现象的模拟模型,使得模拟可以产生随机性结果,并探讨了合金元素、外加电场等因素对点蚀生长的影响。基于本文建立的元胞自动机模型,分析了不同腐蚀闭塞物孔隙率下的电化学噪声、离子浓度变化、点蚀深度等结果,并对不同成分的不锈钢的临界点蚀温度进行了研究,探讨了不同成分的不锈钢的这些点蚀特性。
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