一种不锈钢钝化膜生长与破裂模拟的元胞自动机模型制造技术

本发明专利技术提供一种不锈钢钝化膜生长及破裂模拟的元胞自动机模型，可以从反应原理上细致的实现不锈钢材料钝化膜生长过程，计算分析不同外加电位对不锈钢材料钝化膜厚度，点缺陷浓度以及钝化膜破裂时间。本发明专利技术提供的模型以不锈钢为原型，模拟了其钝化膜生长以及破裂的过程，实现了建立钝化膜形成过程中内部的离子扩散以及反应过程的模型，并实现了外加电位对钝化膜的各属性影响的模拟。化膜的各属性影响的模拟。化膜的各属性影响的模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢钝化膜生长与破裂模拟的元胞自动机模型


[0001]本专利技术属于计算材料模拟领域，具体涉及一种不锈钢钝化膜生长与破裂模拟的元胞自动机模型

技术介绍

[0002]元胞自动机由于其特性与腐蚀过程非常符合，而且模拟与实验研究相比更加经济便捷，因此有许多研究者利用元胞自动机来模拟腐蚀过程。但是腐蚀时生长的钝化膜具有厚度极薄(<10nm)，高浓度点缺陷等特点，这使得现有的形成理论及其复杂，而以往的模型又十分简化，仅能实现对钝化膜形成形貌进行模拟，无法正确模拟其电化学性能。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种基于元胞自动机的不锈钢钝化膜生长与破裂模型。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案是：一种不锈钢钝化膜生长与破裂模拟的元胞自动机模型，通过如下步骤建立和验证：
[0005](1)模拟在水环境中的不锈钢形成钝化膜过程，将该过程中参与反应的分子、原子或离子抽象转化为元胞，其中，元胞包括：M元胞，表示金属基体，受金属
‑
溶液界面电位作用而被腐蚀；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢钝化膜生长与破裂模拟的元胞自动机模型，其特征在于：包括以下步骤：(1)模拟在水环境中的不锈钢形成钝化膜过程，将该过程中参与反应的分子、原子或离子抽象转化为元胞，其中，元胞包括：M元胞，表示金属基体，受金属
‑
溶液界面电位作用而被腐蚀；I元胞，表示由金属被腐蚀后生成的金属离子；P元胞，表示腐蚀形成的钝化膜；S元胞，表示环境水溶液；F元胞，表示金属离子进入溶液后水解产生的水解产物；H元胞，表示水解最终的腐蚀产物；(2)根据步骤1设定的元胞种类将钝化膜形成过程中的主要反应抽象为元胞之间的转换规则，以及离子的扩散过程抽象为元胞的移动，确定元胞反应以及移动时的模拟参数；主要反应及模拟参数包括：M元胞被腐蚀生成I元胞的过程，根据点缺陷模型得出腐蚀概率p
pas
；H元胞形核生成P元胞的过程，根据溶液中的形核理论确定该反应过程的概率p
pre
；P元胞发生溶解生成H元胞的过程，根据点缺陷模型得出溶解概率p
dis
；扩散过程及模拟参数包括：I元胞，F元胞和H元胞具有扩散过程，其扩散概率分别记为D
i
，D
f
和D
h
；(3)确定元胞自动机模型中元胞尺寸以及元胞自动机模型模拟的单位时长；(4)确定钝化膜破裂规则，设定达到规则时，元胞自动机模型模拟停止；(5)重复多次模拟，得出电位参数对模拟后钝化膜各属性的影响结果。2.如权利要求1所述的元胞自动机模型，其特征在于：根据点缺陷模型得出腐蚀概率p
pas
，p
pas
＝p
pas0
*exp(b1(V
SHE
‑
ε*L))式中的p
pas0
为金属基体在电位V
SHE
和钝化膜厚度L均为0时的溶解概率，b1为电位对腐蚀概率的影响参数，b1＝α1αχF/RT，其中α1为金属溶解的传递系数，α为点缺陷模型定义的电位影响系数，χ为金属溶解时平均单个原子失去电子数，F为...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志，侯怀宇，张涛，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：