Застосування квантово-хімічного підходу для дослідження корозії на поверхні металів і сплавів

Abstract

Проаналізовано результати використання методів квантової хімії для моделювання та розрахунку взаємодії поверхні металів та сплавів з корозивним середовищем у кластерному наближенні. Побудовано моделі корозійного розчинення латуні та інтерметалідів алюмінієвого сплаву і знайдено енергетичні характеристики взаємодії компонентів хлоридовмісного середовища з їх поверхнями. Встановлено енергетичні бар’єри іонізації складників кластерів латуні та інтерметаліду CuAl₂ у середовищі, що дало змогу запропонувати механізм їх руйнування. Розглянуто модель контактної взаємодії різнорідних металів Al–Fe, Al–Cr, Cu–Al і Cu–Fe за наявності частинок корозивного середовища, розраховано енергію адгезії відповідних кластерів різнорідних металів та виявлено її залежність від складу середовища. Показано перспективність та ефективність методів квантової хімії для вивчення корозійного руйнування металів та сплавів.

Оценены результаты использования методов квантовой химии для моделирования и расчета процессов взаимодействия поверхности металлов и сплавов с коррозионной средой в кластерном приближении. Построены модели коррозионного растворения латуни и интерметаллидов алюминиевого сплава, а также рассчитаны энергетические характеристики взаимодействия компонентов хлоридсодержащей среды с их поверхностями. Установлены энергетические барьеры ионизации составляющих кластеров латуни и интерметаллида CuАl₂ в среде, что дало возможность предложить механизм их разрушения. Рассмотрена модель контактного взаимодействия разнородных металлов Al–Fe, Al–Cr, Cu–Al и Cu–Fe при наличии частиц коррозионной среды, рассчитана энергия адгезии соответствующих кластеров разнородных металлов и обнаружена ее зависимость от состава среды. Показаны перспективность и эффективность методов квантовой химии для изучения коррозионного разрушения металлов и сплавов.

The use of the quantum-chemistry method for modeling and calculation of interaction processes of the metal and alloy surfaces with corrosion environment in a cluster approximation is evaluated. The models of corrosive dissolution of brass and aluminium alloy intermetallides are built and energy characteristic of interaction of the surfaces with chloride environment is calculated. The energy barriers of ionization of the cluster components of brass and aluminium alloy CuAl₂ intermetallides in the environment are determined which enabled to propose the mechanism of their fracture. The model of contact interaction of heterogeneous Al–Fe, Al–Cr, Cu–Al and Cu–Fe metals in the presence of corrosion environment particles is considered; the adhesion energy of the heterogeneous metal clusters is calculated and the dependence of its value on the environment composition is found. Prospects and efficiency of the methods of quantum chemistry for the study of corrosive fracture of metals and alloys are shown.