21世纪的腐蚀科学1

21世纪的腐蚀科学（1） （美）GSFrankel 自从75年前Wagner一Traud的文章问世以 来，腐蚀科学作为一个学科就开始存在了。在20 世纪后半叶，绝大多数腐蚀科学的课题都聚焦于 新技术的开发与应用（例如，电化学方法、表面分 析、同步加速器辐射技术），腐蚀现象的基础研究 （如钝化和局部腐蚀），或者先进材料的性能（如非 晶态金属和“不锈” A1合金）。最终的研究结果帮助 腐蚀从业人员解决了实际问题，但是对于大多数 研究来说，解决问题往往并不是研究者的初衷。 在现今的形势下，由于经费的限制，基础研究越 来越困难。本文将概括和比较美国刚刚结束或正 在进行/中的三大主要研究活动所采取的方法， 这三大活动分别是核废料储罐材料的腐蚀和预 测，飞机腐蚀预测模型和对结构完整性的影响， 铭酸盐的缓蚀机理和铭酸盐取代。腐蚀科学的未 来将集中于可靠性和寿命预测，表面工程和灵巧 涂层，以及基础设施的改进和维护等领域。 1引言 21世纪的腐蚀科学仅有3年的历史,而未来 还有97年。尽管科学是发展我们对周围世界的认 识并使之更可预见的实践，然而对科学未来的预 测却是与科学自身相矛盾的。毫无疑问，科学本 身是不可预测的；我们丝毫不能明确地确定将会 有什么发现问世。非常有趣的是，腐蚀损失的预 测确是目前和未来研究的一个热门话题。腐蚀预 测模型，无论是随机模型还是确定的模型，都必 须建立在对腐蚀行为的过去和目前状况充分了解 的基础上。类似地，对腐蚀科学未来的任何预测 也必须要建立在该领域过去和目前状况的基础 0在下面的内容中，我将对腐蚀科学的状况进 行总结，并对其未来进行大胆的猜测（我们所能做 到最好的）应汽指出的是这里所做的讨论主要局 限于美国，毫无疑问在国际会议中这样做显得有 些短视。世界上其它地方的经验和情况肯定会有 所不同，但是更多的却是相似。 10多年前，Norman Hackerman访问了位于 纽约 Yorktown Heights 的 IBM Watson 研究中心， 当时我是那里的一个研究人员。很长时间里， Hackerman博士的众多职位（Rice大学，奥斯汀的 Texas大学以及电化学学会等）使之对研究和腐蚀 领域产生了独特的看法。在那次访问的一个学术 交流会上，Hackerman博士的一句话使得我这个 处于奋斗之中的年轻的腐蚀科技工作者惴惴不 安，那就是“腐蚀科学解决不了腐蚀问题”。首先, 应该明确的是他用腐蚀科学作为所有科学研究的 一个范例，而不是将其作为失败的科学分支的一 个代表。下面的讨论将展示此话后面的真实含义。 按照Hackerman的观点，科学家追寻的是问题的 内在机理。 他们探求问题的驱动和抑制因素。与此相反, 工程技术人员将科学家们提供的对问题的基本认 识与实践中的know-how和经济因素等结合起来 解决实际问题。尽管/时我也曾有过担心，但是 我并不认为此话的本意是为那些试图通过缩减研 究经费而达到省钱目的的人们提供借口。他只是 想说对科学家的期望和能力要有清醒的认识。 我部分地同意Hackerman的观点，但不敢完全苟 同。时代改变了，科学和技术之间的区别也越来 越模糊了。现在科学家在解决现实世界的问题过 程中发挥着越来越多的作用。工程方案很少依靠 直觉，而更多的是依靠科学原理。科学家已经成 为了解决现今世界紧迫问题的大规模团队/中的 关键成员。在腐蚀科学的领域内尤其如此。 21世纪的腐蚀科学（2） （美）GSFrankel 过去为了能更好地了解腐蚀科学是如何 改变的以及未来将如何变化，有必要对过去的几 十年进行一下回顾。我们可以将2 0世纪后半叶 大多数腐蚀科学研究项目关注的焦点划分为三个 较宽的范围新技术的开发和应用、腐蚀现象的 基础研究，以及先进材料的性能研究等。表1给 出的是上述每个范畴之内的一些实例。 公平地来说，在最近的几十年/中，许多研 究活动都集中在表1中所列出的研究课题上，这 些研究并不是为了解决实际问题。/然也有包括 腐蚀科学家在内的团队，意在解决重要实际问题 的大型协作项目的案例。一个例子就是上世纪最 后的几十年中为了解决核能工业中诸多腐蚀和开 裂问题所作的重要努力。大学、政府实验室和公 司实验室的研究形成了许多方法，例如为了减轻 6 0。系列合金的S C C,提山了减少水中的杂 质和开发了全挥发水处理 AVT 技术。然而, 有人会指出现今在解决实际问题的研究队伍中包 括大量的腐蚀研究人员已较过去普遍得多了，那 时研究人员较为典刑的研究初衷是开发一种新技 术、更好地了解机理，或者探求一种新材料的特 性。这种观点的一个证据就是许多科研项日演变 成为了“时尚”或“流行”。腐蚀科学领域典型的时 尚有7 0和8 0年代的金属玻璃和表面科学，以 及8 0年代和9 0年代的非稳态点蚀和“不锈 铝”。这些方向的研究项目并不是为了解决可怕的 实际问题。尽管如此，来自众多国家和实验室不 同类型的研究人员参与了此类研究，部分原因是 想对新的和感兴趣的事物有所作为，同时也为了 提供对这些事物的基本了解和探索能够并且已经 用于解决实际问题的办法。 21世纪的腐蚀科学（3） G S Frankel 从过去到现在，腐蚀科学另一个有趣的现象 是工业研究实验室的介入。在20世纪，腐蚀科学 的主要进展是由一系列隶属于企业的研究中心完 成的。随着时间和财务状况的变化，活跃的工业 实验室不断地消失和变动着。表2中列出了部分 在腐蚀研究领域一直较为活跃的企业名单。 在科学探索中企业研究中心的介入为学术团 体和真实世界建立了重要的联系。这些实验室中 开展的很多都是纯粹的学术研究，与实际应用之 间没有任何联系。这些公司发现，让他们的员工 用部分时间探索科学问题会带来好处。科学活动 以及和世界上其他科学家之间的联系能使研究人 员深入了解问题的实质，从而使得研究者们在解 决实际问题的过程中更好地发挥作用。 现在腐蚀研究目前的状况与10年前上次 UM1ST纪念庆祝的时候相比也大不相同了。在腐 蚀领域里，即使是国家科学基金会NSF也极少 资助纯粹是为了研究而进行的研究。就是在最近 的经济萧条之前，作为一种节省开支的措施，很 多公司就已经剥离了昂贵的研究中心。IBM公司 就是一个现成的例子。上世纪80年代中期IBM 公司因其摇钱树般的产品大型计算机而赚得 满盆满钵。因此当时IBM有能力组建由数千名科 学家组成的世界顶级研究机构，甚至很多人根本 无需对他们所从事的工作进行考核。由于设备的 尺寸和一些关键材料的反应性能，尤其是磁性材 料，IBM对腐蚀很感兴趣。研究人员很容易确定 对大气腐蚀、薄膜腐蚀、局部腐蚀、缓蚀和钝化 等研究的必要性。研究人员可以得到经费的支持。 但是，90年代初期，随着计算机趋于小型化，如 PC机的出现，情况发生了变化，公司的财务状况 急转直下。到了 90年代的中期，IBM的大多数 研究人员不得不从营运部门获得对项目的支持。 腐蚀科学在IBM的实际应用基本处于救火的状 态，因为新项目在设计阶段很少考虑腐蚀问题。 在电子工业中腐蚀不是引导新产品问世的主要因 素，而仅仅与加工性和可靠性相关。目前，在IBM 已经不再开展任何腐蚀研究了。