FeNiCoCrW0.2Al0.1高熵合金在硫酸鹽還原菌溶液環(huán)境下的腐蝕研究前言 海洋作為地球上最為廣闊和復(fù)雜的自然環(huán)境之一，蘊(yùn)藏著豐富的生物、礦產(chǎn)及能源資源，對(duì)于全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的地位。然而，海洋環(huán)境的極端性和復(fù)雜性也給資源的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)，其中海洋腐蝕問(wèn)題尤為突出。微生物影響腐蝕（MIC）作為海洋腐蝕的重要組成部分，對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)材料的長(zhǎng)期服役性能構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。高熵合金（HEAs），作為一類(lèi)新型合金材料，因其獨(dú)特的高混合熵特性，在抑制MIC方面展現(xiàn)出巨大的研究潛力。
本文旨在探究海洋環(huán)境中硫酸鹽還原菌（SRB）對(duì)自行設(shè)計(jì)的FeNiCoCrW0.2Al0.1高熵合金腐蝕作用的影響及其潛在的鈍化膜形成機(jī)制。通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀察，特別是在SRB溶液中對(duì)高熵合金腐蝕行為的深入研究，重點(diǎn)關(guān)注了鈍化膜的形成過(guò)程，以期為海洋工程材料的選擇與防護(hù)提供理論依據(jù)。 試驗(yàn)材料和方法 材料準(zhǔn)備 本研究采用的FeNiCoCrW0.2Al0.1高熵合金由真空電弧熔煉法制備而成，F(xiàn)eCoCrNiW0.2Al0.1高熵合金（HEA）的化 學(xué)成分以重量百分比表示為 21.1% Fe、22.2% Co、19.6% Cr、22.2% Ni、13.9% W 和 1%Al。
實(shí)驗(yàn)溶液 為模擬海洋環(huán)境，本研究選用了含有硫酸鹽還原菌的SRB溶液作為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)。SRB溶液通過(guò)特定的培養(yǎng)基配制而成，并接種適量的SRB菌種，以保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中SRB的活性與數(shù)量。同時(shí)，為進(jìn)行對(duì)比分析，還準(zhǔn)備了無(wú)菌的模擬海水溶液作為對(duì)照組。 試驗(yàn)結(jié)果和分析 腐蝕行為分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，F(xiàn)eNiCoCrW0.2Al0.1高熵合金在SRB溶液中的耐腐蝕性能相較于無(wú)菌模擬海水溶液有所下降。這一現(xiàn)象表明，SRB及其代謝產(chǎn)物對(duì)合金的腐蝕行為產(chǎn)生了顯著影響。進(jìn)一步分析極化曲線和EIS數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，SRB的存在加速了合金的腐蝕過(guò)程，降低了其腐蝕電位并增加了腐蝕電流密度。
鈍化膜形成機(jī)制 在SRB溶液中，高熵合金表面形成了雙層鈍化膜結(jié)構(gòu)。外層主要由Cr2O3組成，具有較強(qiáng)的保護(hù)性能；內(nèi)層則包含其他金屬元素的氧化物或氫氧化物。然而，與無(wú)菌環(huán)境中的鈍化膜相比，SRB溶液中的鈍化膜厚度較薄且致密性較差。這可能是由于SRB代謝產(chǎn)物對(duì)合金表面的侵蝕作用削弱了鈍化膜的形成與穩(wěn)定性。
基于陰極去極化理論，本研究提出了高熵合金在SRB溶液中鈍化膜形成的可能機(jī)制。SRB在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的硫化物等還原性物質(zhì)能夠與合金表面的金屬離子發(fā)生反應(yīng)形成金屬硫化物沉積層。這些沉積層在一定程度上能夠阻礙腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步侵蝕從而起到保護(hù)作用。然而當(dāng)SRB數(shù)量過(guò)多或代謝產(chǎn)物濃度過(guò)高時(shí)，這些沉積層可能變得疏松多孔甚至脫落從而暴露出新鮮的金屬表面加劇腐蝕過(guò)程。
生物膜對(duì)腐蝕性能的影響 SRB在合金表面形成的生物膜也是影響合金腐蝕性能的重要因素之一。生物膜主要由SRB細(xì)胞、胞外聚合物（EPS）以及無(wú)機(jī)鹽等組成具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和組成特點(diǎn)。生物膜的存在能夠改變合金表面的微環(huán)境降低氧氣的傳質(zhì)速率從而減緩腐蝕過(guò)程。然而當(dāng)生物膜過(guò)厚或結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定時(shí)也可能成為腐蝕介質(zhì)滲透的通道加劇腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。 本研究發(fā)現(xiàn)SRB在合金表面形成的生物膜對(duì)合金的腐蝕性能具有雙重作用：一方面生物膜的形成能夠在一定程度上抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生；另一方面生物膜的存在也可能削弱合金表面鈍化膜的保護(hù)作用從而加速腐蝕過(guò)程。 結(jié)論 綜上所述本研究通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀察深入探討了海洋環(huán)境中硫酸鹽還原菌對(duì)FeNiCoCrW_0.2Al_0.1高熵合金腐蝕行為的影響及其潛在的鈍化膜形成機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明SRB及其代謝產(chǎn)物對(duì)合金的腐蝕性能產(chǎn)生了顯著影響降低了其耐腐蝕性能。同時(shí)本研究還提出了高熵合金在SRB溶液中鈍化膜形成的可能機(jī)制并深入分析了生物膜對(duì)合金鈍化的影響。 參考文獻(xiàn)： 【FeNiCoCrW0.2Al0.1高熵合金在硫酸鹽還原菌溶液環(huán)境下的腐蝕研究】 許競(jìng)翔，黃睿陽(yáng)，褚振華，蔣全通 |
