合金憑借其優(yōu)于單一金屬的力學性能、理化特性，已成為航空航天、石油化工、海洋工程等諸多領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料。合金是利用兩種或兩種以上的金屬化學物質(zhì)混合熔煉成均勻液體后再經(jīng)冷凝得到的具有金屬特性的材料。在合金材料中添加少量合金元素，一方面能顯著提高金屬材料的綜合性能，如鋁合金中添加1%~4%(質(zhì)量分數(shù))銅能顯著提高鋁合金的力學性能，不銹鋼中添加17%~30%的鉻可以有效抑制表面腐蝕的發(fā)生等；另一方面，合金元素的添加也帶來大量的表面二次相顆粒析出物，從而影響材料的腐蝕性能。

在復雜的服役環(huán)境中，合金表面往往會因與周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用而產(chǎn)生腐蝕，這不僅會導致材料性能劣化、設(shè)備壽命縮短，更可能引發(fā)安全事故與巨大的經(jīng)濟損失。因此，系統(tǒng)梳理和認識合金常見的腐蝕類型，是實現(xiàn)腐蝕有效防控、保障材料安全應用的重要前提。

合金常見腐蝕類型

合金材料的腐蝕按照其宏觀形態(tài)的不同分為全面腐蝕和局部腐蝕。在眾多的實際失效事例中，腐蝕所占比例很大。據(jù)統(tǒng)計，由于腐蝕引起的管道事故約占集輸管道總事故的30%~40%。美國國家運輸安全局(NTSB)在1969—1978年的管道事故報告中明確指出，腐蝕導致失效的比例占到了44%，其中發(fā)生在1977年阿拉斯加的管道泄漏事故最為著名。

全面腐蝕

全面腐蝕，又稱均勻腐蝕，是指暴露在腐蝕環(huán)境中的合金的整個表面大致以相同的速率發(fā)生腐蝕，結(jié)果使得合金均勻減薄。全面腐蝕的電化學特征是沒有獨立的陽極和陰極，甚至用微觀方法也無法辨認。在腐蝕介質(zhì)中，整個合金界面都處于活化狀態(tài)，使得表面各處因時間、空間不同而伴隨有能量起伏，能量高處為陽極，能量低處為陰極，從而使合金表面受到全面腐蝕。

全面腐蝕往往造成合金材料的大量損失，但不會構(gòu)成突發(fā)性事故，其腐蝕速率可以通過線性極化探針、電阻探針等進行監(jiān)/檢測。另外，工程設(shè)計和裝備制造均會預留足夠的腐蝕裕量來防止部件因全面腐蝕而被破壞。例如壓力容器的國家標準中，預留腐蝕裕量C2不小于1 mm。如圖1所示為換熱器殼體的預留腐蝕裕量。

圖1國家標準中換熱器殼體的預留腐蝕裕量C2

表1合金中常見的局部腐蝕類型及表面形貌

局部腐蝕

局部腐蝕是指腐蝕僅局限或集中在合金的某些特定部位。局部腐蝕發(fā)生時，腐蝕電池中的陰、陽極區(qū)可以處于不同位置，并且可在第三地點形成次生腐蝕產(chǎn)物。通常陽極區(qū)的面積遠遠小于陰極區(qū)，易形成“小陽極、大陰極”的腐蝕電池而加速合金腐蝕。此時陽極區(qū)的腐蝕非常強烈且發(fā)展很快，雖然合金失重很小，但其危害程度十分嚴重，受到國內(nèi)外的普遍重視。然而傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)/檢測技術(shù)無法對局部腐蝕展開測量。

廣義的局部腐蝕包括點蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應力腐蝕和氫致腐蝕等。合金中常見的局部腐蝕類型及表面形貌如表1所示。

(1)點蝕

點蝕，又被稱為孔蝕，指合金在腐蝕環(huán)境中服役一段時間后，其大部分表面腐蝕很輕微甚至不發(fā)生腐蝕，只在局部的微小區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)麻點或蝕孔，且隨腐蝕時間的延長，蝕孔不斷向縱深方向發(fā)展，形成小孔狀的腐蝕坑?？孜g是破壞性最大的腐蝕形態(tài)之一，發(fā)生于易鈍化的金屬，如不銹鋼等。

(2)縫隙腐蝕

金屬及其合金材料在使用過程中，金屬與金屬之間或金屬與非金屬之間形成了具有合適寬度的縫隙結(jié)構(gòu)，電解質(zhì)溶液進入縫隙內(nèi)部，使得縫隙內(nèi)外存在氧濃度差異而構(gòu)成短路原電池，經(jīng)自催化效應縫隙內(nèi)部逐漸變?yōu)樗嵝?，使得?nèi)部金屬成為陽極而發(fā)生局部腐蝕。縫隙腐蝕是點蝕的一種特殊形態(tài)，通常發(fā)生在含Cl-的溶液中，消除縫隙是防止縫隙腐蝕最有效的方法。

(3)電偶腐蝕

電偶腐蝕，又被稱為接觸腐蝕，指不同合金材料之間由于電位差異而引起的一種典型的局部腐蝕類型。其中，電位較負的金屬作為陽極，腐蝕速度加快；電位較正的金屬作為陰極而受到保護，腐蝕速度減慢。

(4)晶間腐蝕

常用合金材料存在晶粒邊界，腐蝕在合金表面沿晶粒邊界發(fā)生并向內(nèi)部擴展，同時腐蝕產(chǎn)物在晶界沉積。隨腐蝕時間的延長，合金晶粒之間的結(jié)合力減弱，致使合金強度逐漸喪失，該過程稱為晶間腐蝕。工程材料中的鋁合金、不銹鋼、鎳基合金等均易發(fā)生晶間腐蝕，例如2024鋁合金的晶界及其析出相比晶粒本身的腐蝕更快，從而常發(fā)生晶間腐蝕。

(5)選擇性腐蝕

不同合金組分之間存在的電化學差異導致在腐蝕環(huán)境中優(yōu)先溶解多元合金中較活潑的組分，使得惰性組分能夠保持穩(wěn)定或與較活潑組分同時溶解后再沉積在合金表面，惰性組分作為陰極受到保護的同時加速了合金中較活潑組分的選擇性腐蝕。

(6)應力腐蝕開裂與氫致腐蝕

合金結(jié)構(gòu)在一定的腐蝕介質(zhì)和拉伸應力條件共同作用、相互促進下發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，稱為應力腐蝕開裂。通常合金表面的鈍化膜(氧化膜)完好無損時不發(fā)生腐蝕，但在拉伸應力作用下，合金表面局部區(qū)域的鈍化膜被撕裂而裸露出活性基體，同時在腐蝕介質(zhì)作用下發(fā)生腐蝕。應力腐蝕開裂往往在沒有任何變形預兆的情況下即引起合金結(jié)構(gòu)的迅速斷裂，易造成突發(fā)性的嚴重事故，是最常見、最危險的腐蝕類型之一。

氫致腐蝕，又稱氫損傷或氫致開裂，可將其視為應力腐蝕開裂的一種特例，是合金中的氫導致的合金材料的塑性下降及開裂現(xiàn)象。例如，鎂合金易發(fā)生析氫腐蝕，其根本原因是在應力作用下基體產(chǎn)生氫濃度梯度，因腐蝕產(chǎn)生的氫逐漸富集在開裂尖端處。同時在較低的應變速率條件下，氫濃度一旦達到臨界值，開裂尖端處就會沉積氫化物，繼而誘發(fā)脆變。

綜上所述，合金的均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕等常見腐蝕類型，因其作用機制與表現(xiàn)形式的差異，對材料的破壞程度和影響范圍也各不相同。深入研究這些腐蝕類型的本質(zhì)特征與誘發(fā)因素，不僅能夠為工程實踐中針對性防護措施的制定提供理論依據(jù)，更能推動耐腐蝕合金材料的研發(fā)與升級。未來，隨著材料科學與防護技術(shù)的不斷進步，人類對合金腐蝕的掌控能力將持續(xù)提升，為各類工業(yè)裝備的安全穩(wěn)定運行筑牢防線。