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  2. 揭開腐蝕電化學(xué)噪聲分析的神秘面紗
    2013-11-25 14:14:18 作者:本站整理來源:

      很多從事材料腐蝕研究的朋友對腐蝕電化學(xué)噪聲測試技術(shù)都不陌生,并且很多人畏之如虎,將其視為很高深的技術(shù),看到此類文章就頭疼,其原因可能在于:電化學(xué)噪聲譜的解析涉及到較多的高等數(shù)學(xué)知識(比如傅里葉轉(zhuǎn)換、小波分析等);電化學(xué)噪聲技術(shù)是一種新興的、正在發(fā)展中的技術(shù),很多相關(guān)理論還不清晰,還處于爭論之中,但筆者認(rèn)為,造成大家對腐蝕電化學(xué)噪聲技術(shù)敬畏的另一原因是對電化學(xué)噪聲的本質(zhì)、噪聲的時-頻轉(zhuǎn)換分析的意義不明造成的。下面,筆者這對這幾方面展開討論。

      眾所周知,腐蝕是材料在服役過程中材料界面與環(huán)境介質(zhì)相互作用而造成的材料性能的惡化或幾何尺寸的變化,其實(shí)質(zhì)是材料對服役環(huán)境介質(zhì)刺激所作出的響應(yīng)。人們研究材料的腐蝕行為就是研究不同材料對不同環(huán)境介質(zhì)作出的響應(yīng)規(guī)律。其中電化學(xué)噪聲就是材料對腐蝕介質(zhì)刺激所作出的響應(yīng)信號之一,是金屬材料在電化學(xué)腐蝕過程中電位、電流的隨機(jī)非平衡波動。電化學(xué)噪聲技術(shù)作為一門新興的監(jiān)監(jiān)測手段在腐蝕與防護(hù)科學(xué)領(lǐng)域得到了長足的發(fā)展。關(guān)于腐蝕電化學(xué)噪聲的測試極其簡單,僅需一零阻電流計即可進(jìn)行,但對其譜圖的解析卻很存在著很大的困難和爭議,張鑒清和曹楚南先生曾在《中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報》(2001年)上連續(xù)發(fā)表了關(guān)于電化學(xué)噪聲分析的綜述性的文章,對當(dāng)前電化學(xué)噪聲技術(shù)的發(fā)展和遇到的挑戰(zhàn)做了很全面的報道。關(guān)于電化學(xué)噪聲圖譜的解析主要有兩類:時域解析和頻域解析。

      實(shí)際上,所有的關(guān)于腐蝕電化學(xué)噪聲頻域上的分析均基于傅立葉變換,只不過針對傅立葉變換對于低頻和高頻信號分辨率方面不能兼顧進(jìn)行了多方面的完善。

      電化學(xué)腐蝕從微觀上來說是以單個原子的得失電子來進(jìn)行的,從宏觀上來講,局部腐蝕如點(diǎn)蝕,具有孕育、亞穩(wěn)態(tài)、死亡周期性生長的特征,微觀意義上的電化學(xué)腐蝕(均勻)進(jìn)行的速度較快,也就是進(jìn)行的頻率較高;而點(diǎn)蝕周期性進(jìn)展較慢,頻率較低。這種宏、微觀的腐蝕電化學(xué)過程交織在一起構(gòu)成了材料不同類型的腐蝕。為了更準(zhǔn)確的監(jiān)測不同類型的腐蝕,很多學(xué)者在快速傅里葉轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上,將小波分析等轉(zhuǎn)換方法引入電化學(xué)噪聲分析,是的腐蝕電化學(xué)噪聲分析理論日趨完善。

      總之,腐蝕電化學(xué)噪聲技術(shù)是一種新興的、有待發(fā)展完善的技術(shù)。通過對電化學(xué)時域和頻域的分析,可以得到關(guān)于材料腐蝕性能的非常豐富的信息。盡管電化學(xué)噪聲分析,尤其是時-頻轉(zhuǎn)換,涉及到令人眼暈的傅里葉轉(zhuǎn)換方程、小波分析等,但對這些方程、積分的求解早已解決,并且已有專門的軟件(如Matlab)。因此,大家在閱讀相關(guān)文章時,不必在這些數(shù)學(xué)公式上耗費(fèi)時間,只需關(guān)注作者使用的是何中時-頻轉(zhuǎn)換技術(shù)?相比快速傅里葉轉(zhuǎn)換有何中改進(jìn)或優(yōu)勢?經(jīng)這種技術(shù)轉(zhuǎn)換后,可以獲得哪些關(guān)于材料腐蝕的可靠新信息?

    責(zé)任編輯:劉傳

     

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