摘要：中国腐蚀与防护学会2013年度科技进步奖评审结果，已于2013年12月26日在学会官网（www.cscp.org.cn）予以公示，其中由中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司低渗透油气田勘探开发国家工程实验室申报的“油气田钢质管道提高寿命关键技术研究及应用”；由海军装备技术研究所申报的“复合电位电偶腐蚀控制技术”；由长园长通新材料有限公司申报的“一种高阻水强密封自修复新型粘弹体防腐材料的研发”；由中海油研究总院申报的“海底管道CO2-H2S腐蚀规律与预测研究”；由刘彦、王唐建、黄留群申报的“改性无溶剂环氧玻璃钢防腐材料在油气管道的应用”七大项目，获得一等奖。

　　材料环境断裂机理多层次及跨尺度关联研究

　　项目名称：材料环境断裂机理多层次及跨尺度关联研究

　　主要完成人：乔利杰、宿彦京、李金许、白洋、岩雨

　　主要完成单位：北京科技大学

　　2013年由北京科技大学申报的 “材料环境断裂机理多层次及跨尺度关联研究” 荣获中国腐蚀与防护学会科学技术奖一等奖，该项目已获得4项国家专利。

　　该项目属于传统材料领域。通过对宏观、位错和原子三个层次上应力腐蚀的研究，明确了各个层次间的跨尺度关联，探讨了微观过程和宏观规律之间的内在联系。这也是该项目的特点。项目在宏观层次主要研究了氢和膜致附加应力，以及氢对应力腐蚀（SCC）敏感性的定量贡献。在位错层次，利用透射电镜（TEM）研究了厚试样内部SCC裂尖的形貌以及位错与SCC微裂纹和裂尖钝化膜三者间的关系，并对比薄试样，研究了两种试样裂尖附近的异同。在原子层次，该项目主要利用扫描隧道显微镜（STM）对Cu单晶进行了SCC的原位观察，并利用分子动力学建立了钝化膜促进Cu单晶位错发射和裂纹扩展的三维模拟。项目重点研究了三个层次间的跨尺度关联性， 提出了反映微观过程与宏观规律向对应的应力腐蚀机理， 为新材料的环境适应性设计提供了理论基础。

　　应力腐蚀开裂（SCC）是个老问题，但关于SCC的机理以及在实际应用中如何防止SCC发生都是没有解决的老大难问题，广泛应用的管线钢、不锈钢以及核电用钢等材料的应力腐蚀一直是研究的难点和热点。金属材料的SCC 归根到底是在腐蚀和应力耦合作用下，微裂纹的形核和扩展过程，而微裂纹的形核是由原子键的断裂引起的。因此SCC过程跨越原子层次（原子键断裂）、纳米层次（纳米尺寸的裂纹形核）、微米层次（纳米裂纹扩展为的微米级裂纹）直至肉眼可见的宏观裂纹。只有进行跨尺度关联研究，揭示不同层次材料缺陷产生和发展的机理，才能弄清材料发生SCC的机理，这不仅在理论上有重大意义，对材料设计和开发，提高材料服役安全可靠性也是非常关键的。在机理研究方面，不同的研究层次（如宏观层次，微观或位错层次以及原子层次），SCC有不同的描述，存在不同的争议。这种不同层次研究之间的跨尺度关联一直是人们关心的核心问题。从宏观层次来说，SCC是由氢脆控制还是由阳极溶解过程所控制，这对很多SCC体系来说就存在争议。由于氢致开裂（HIC）型SCC的微观机理和阳极溶解型SCC的微观机理有本质不同，因而从宏观层次上确认SCC的类型是研究SCC微观机理的先决条件。不仅如此，它对制定SCC对策也起关键作用，因此需要从宏观、微观和原子层次系统研究典型体系的环境断裂问题，并将三个层次跨尺度关联性作为重点研究内容。

　　项目研究期间发表了20篇SCI文章，在多个国际和国内会议上进行了特邀报告，培养了2名博士毕业生和5名硕士毕业生，并有5名博士生和6名硕士生在读。举办了5次国际和国内学术会议，参与人数超过800人。

　　该项目的发现、发明及创新点

　　·从宏观、微观和原子三个层次对SCC机理进行全方位研究，通过SCC附加应力以及它对位错发射、运动的促进作用把这三个层次有机联系在一起，实现跨尺度关联。

　　·观察到SCC时裂尖前方原子的运动过程，并把它和分子动力学模拟相比较，是SCC机理研究的一个突破。

　　·从位错层次找到厚、薄试样SCC裂尖组态的异同， 解决了SCC研究中一个困扰已久的问题。

　　材料环境敏感断裂的跨尺度关联性是关系到材料安全长效服役设计的关键问题。乔利杰教授团队在宏观、位错和原子层次对典型材料体系进行了大量实验和模拟工作， 建立了多层次和跨尺度的关联性。研究目标定位准确，研究思路清晰，研究内容全面，技术路线和设计指标先进， 实施方案合理可行，课题研究队伍有良好的前期基础。所申报项目成果丰富，发表了多篇高水平论文，培养了多名博士和硕士研究生，受到国际和国内同行的高度重视，其研究水平达到了世界前沿水平。