【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料计算与模拟，具体涉及一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法。
技术介绍
1、金属材料在各种工业应用中广泛使用，但它们在腐蚀性环境发生的腐蚀现象，不仅造成巨大的经济损失，还可能引发安全事故。金属的晶粒取向对其腐蚀行为有显著影响，不同晶粒取向的区域可能具有不同的腐蚀速率和形貌。尽管已有研究探讨了晶粒取向对腐蚀行为的影响，但大多集中于实验观察和理论分析，缺乏有效的模拟工具来预测腐蚀坑的形貌，特别是在不同晶粒取向下的腐蚀坑发展。因此，为了更好地理解和控制腐蚀过程，需要开发能够模拟和预测腐蚀坑形貌的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，通过建立考虑材料实际微观结构的点蚀模型，引入晶体取向与腐蚀电位的关系，模拟腐蚀过程中蚀坑界面的移动以预测蚀坑形貌；本专利技术方法为更准确地预测和控制腐蚀过程提供参考。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，通过建立考虑材料实际微观结构的点蚀模型，引入晶体取向与腐蚀电位的关系，模拟腐蚀过程中蚀坑界面的移动以预测蚀坑形貌。
3、在本专利技术一实施例中，所述方法，包括如下步骤：
4、步骤一、构建材料表面存在初始腐蚀坑的模型并导入材料ebsd数据；
5、步骤二、设置材料参数和控制方程；
6、步骤三、引入晶体取向与腐蚀电位的关系；
7、步骤四、计算求解，得到蚀坑界面的移动结果
8、在本专利技术一实施例中，步骤一中，材料表面存在初始腐蚀坑的模型包括：材料的微观结构、电解质溶液和初始凹坑。
9、在本专利技术一实施例中，步骤二具体实现如下：
10、稀物质传递物理场通过质量平衡方程来描述给定电解液的反应过程：
11、
12、其中，ci为物质i的浓度，t为时间，ni表示物质通量，ri为反应过程产生物质的速率，由nernst-planck方程描述：
13、
14、其中，为梯度算子，f为法拉第常数，di和zi为物质i的扩散系数和电荷数，ui为物质迁移率，为电解质溶液的电位梯度，v为溶剂扩散速度，假设电解质溶液保持静态，因此不考虑对流项，即v＝0；
15、设电解质溶液中离子浓度为定值，电解质溶液为不可压缩液体且呈电中性，且假设电解液中物质浓度低于饱和，反应物的净产量为零，可得：
16、
17、电流密度的函数采用对数线性butler-volmer关系描述，即tafel方程：
18、
19、其中，exp函数代表自然指数函数，α为阳极电荷传递系数，无量纲；r为气体常数；t为温度；ηα为峰电流；z为平均电荷量；交换电流密度icorr为：
20、
21、其中，a为溶解度，ecorr为腐蚀电位。
22、在本专利技术一实施例中，步骤三具体实现如下：
23、使用实验测量的阳极电流密度来描述金属对点蚀凹坑生长的影响：
24、
25、其中，为第i个晶体取向s的腐蚀电位，n为总晶面数；的总和即为实验测得的多晶腐蚀电位
26、进一步假设：
27、
28、其中，是[001]取向上的腐蚀电位，x表示ecorr的变化幅度；
29、假设任意晶向上的电势与在[001]上的投影成线性变化，由此可得：
30、
31、其中，si为晶体学方向的矢量，m1和m2是与方程线性相关的常数。
32、在本专利技术一实施例中，m1和m2由和确定。
33、在本专利技术一实施例中，所述材料采用2205双相不锈钢，使用comsol进行建模。
34、在本专利技术一实施例中，所述材料采用316l不锈钢，使用comsol进行建模。
35、本专利技术还提供了一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟系统，包括存储器、处理器以及存储于存储器上并能够被处理器运行的计算机程序指令，当处理器运行该计算机程序指令时，能够实现如上述所述的方法步骤。
36、本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够被处理器运行的计算机程序指令，当处理器运行该计算机程序指令时，能够实现如上述所述的方法步骤。
37、相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术方法旨在结合晶粒取向的实验数据和计算模拟技术，预测在不同晶粒取向下材料表面腐蚀坑的形貌。为优化材料的微观结构，提高材料的耐腐蚀性能，减少腐蚀带来的损失提供科学依据。
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1.一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，通过建立考虑材料实际微观结构的点蚀模型，引入晶体取向与腐蚀电位的关系，模拟腐蚀过程中蚀坑界面的移动以预测蚀坑形貌。
2.根据权利要求1所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，步骤一中，材料表面存在初始腐蚀坑的模型包括：材料的微观结构、电解质溶液和初始凹坑。
4.根据权利要求2所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，步骤二具体实现如下：
5.根据权利要求2所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，步骤三具体实现如下：
6.根据权利要求5所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，m1和m2由和确定。
7.根据权利要求2所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，所述材料采用2205双相不锈钢，使用COMSOL进行建模。
8.根据权利要求2所述的一种考虑晶粒取向预
9.一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟系统，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储于存储器上并能够被处理器运行的计算机程序指令，当处理器运行该计算机程序指令时，能够实现如权利要求1-8任一所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有能够被处理器运行的计算机程序指令，当处理器运行该计算机程序指令时，能够实现如权利要求1-8任一所述的方法步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，通过建立考虑材料实际微观结构的点蚀模型，引入晶体取向与腐蚀电位的关系，模拟腐蚀过程中蚀坑界面的移动以预测蚀坑形貌。
2.根据权利要求1所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，步骤一中，材料表面存在初始腐蚀坑的模型包括：材料的微观结构、电解质溶液和初始凹坑。
4.根据权利要求2所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，步骤二具体实现如下：
5.根据权利要求2所述的一种考虑晶粒取向预测腐蚀坑形貌的模拟方法，其特征在于，步骤三具体实现如下：
6.根据权利要求5所述的一种考虑晶粒取向预测...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵艳群，申童威，赵伟，陈福强，李佳梅，朱志锦，陈孔发，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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