雄關漫道 防腐征途——記北京化工大學材料科學與工程學院左禹教授

本刊記者 李曉文

雄關漫道 防腐征途
——記北京化工大學材料科學與工程學院左禹教授

本刊記者 李曉文

專家簡介：

左禹，北京化工大學材料科學與工程學院教授，博士生導師。1984年以來在北京化工大學從事材料環境失效機理及材料表面保護技術等方面的研究，1989-1991年在美國麻省理工學院做訪問研究。主持或參加了國家自然科學基金、973、支撐計劃、國防配套等各類科研項目約50項；在國內外學術刊物上發表論文300余篇，主編或參編專著、手冊6部，獲部級科技進步獎5項、授權發明專利10項；1993年獲政府特貼，1997年入選國家百萬人才工程第一、二層次，2003年獲中組部、科技部、教育部等六部委聯合頒發的“留學回國人員成就獎”。1996-2007年擔任北京化工大學副校長，先后擔任校學位委員會主席及校學術委員會主任，以及中國腐蝕與防護學會副理事長、監事長、中國工業防腐蝕協會副會長、國際腐蝕理事會理事、教育部科技委委員、華中科技大學及蘭州理工大學兼職教授、金屬腐蝕與防護國家重點實驗室學術委員會委員兼客座研究員、“中國腐蝕與防護學報”、“Internatinal Journal of Corrosion”等期刊編委等學術職務。

材料環境劣化與失效的危害遍及包括能源、交通、化工、機械、航空航天、信息、基礎設施建設和海洋開發等所有領域，造成巨大的經濟損失和資源、能源的巨大浪費。2003年中國工程院統計，腐蝕損失占國民經濟GDP的5%，因此研究材料在服役環境下的行為以及各種因素的影響并及時進行防護尤為重要。

北京化工大學左禹教授數十年來一直研究材料損傷、失效的作用規律和演化過程及發展，力圖延緩、控制材料環境損傷和失效，為減少因材料腐蝕造成的危害而貢獻了自己的青春和智慧。

少年壯志不言苦

今天的科研成就離不開昨天的知識積累和曾經的遠大志向。左禹的青少年時期正趕上中國政治最黑暗的文化大革命時期，1966年初一剛上了一半就遇上了文革，1968年下鄉插隊，后來抽調到陶瓷廠當裝窯工，再后來到化工廠當了操作工。在農村和工廠的艱苦勞動鍛煉了他堅韌不拔的意志，為以后的科研道路打下了堅實的基礎。

在化工廠的幾年里，左禹因為工作勤奮，技術熟練，年年都被評為廠里或公司的先進生產者，并擔任了生產班長。更可貴的是，他利用業余時間自學了初高中的全部功課，甚至還涉足了微積分這樣的大學課程，并努力學習技術知識，還在車間里多次為工人包括大學生開展技術講座，受到車間領導和工人們的高度評價。

1977年恢復高考，已經25歲的左禹在離開學校十年后走進了考場，并取得了足以入學頂尖大學的優異成績。然而可能是由于年齡較大或者“家庭出身”的原因，他最終被甘肅工業大學錄取。在開學的摸底考試中他在全校學生成績里遙遙領先，就這樣，左禹開始了正規的學習，大學畢業時他又以高分考入北京鋼鐵學院讀研究生，在朱日璋教授的指導下開始了在材料腐蝕研究領域的新歷程。

國計民生需防腐

據統計，石化工業中大約占60%的設備失效事件與腐蝕有關；油、氣田的管道腐蝕泄露、橋梁的鋼筋腐蝕、地下水管的腐蝕等，每年都造成極大的直接、間接損失；對于軍事裝備，腐蝕也是很大的威脅，因此裝備的腐蝕控制是保證戰斗力所需要解決的重要問題。左禹針對材料腐蝕防護領域的重大需求，在硫化氫環境中的不銹鋼應力腐蝕、非晶態合金的氫脆、亞穩態小孔腐蝕、鋁合金陽極氧化等方面開展了一系列卓有成效的研究，近幾年間又獲得多項有創新性的研究進展，例如：

——不銹鋼表面大面積電化學沉積制備鈀合金薄膜技術

不銹鋼在高溫稀硫酸等強腐蝕環境中腐蝕速度非常快，左禹教授帶領課題組在國內外首次研發了在不銹鋼表面通過電刷鍍大面積制備鈀、鈀-銅和鉻-鈀合金薄膜技術，可有效促進不銹鋼鈍化，從而在非氧化性腐蝕介質中耐蝕性大幅提高。同時針對在用的不銹鋼設備，研發了表面處理、鍍液循環回收和大面積快速刷鍍鈀的成套工藝。這項技術方法新穎，實用性強，可以解決強還原腐蝕環境中大型不銹鋼設備現場維修、延長服役壽命的問題，已經成功應用到數家企業中，并列入科技部十二五支撐計劃。

——涂層服役性能現場快速檢測與評價技術

訪問曼徹斯特大學腐蝕研究中心

金屬裝備與結構例如船舶、塔架、橋梁等表面都有涂層保護，及時檢測結構表面防腐蝕涂層的服役性能是保證裝備正常運行的重要手段，但過去缺少在工程現場檢測涂層性能的方法，實驗室通常使用的涂層阻抗測試儀器設備昂貴，檢測時間長，解析復雜，很難應用到現場進行快速檢測與評價。左禹帶領課題組在國內外首次提出利用10Hz頻率下的相位角代替低頻阻抗值，從而快速獲得涂層服役性能參數的方法。在此基礎上研究開發了涂層服役性能快速檢測與評價系統，建立了相關的模型，利用這項技術可以對各種金屬表面的涂層性能和涂層壽命進行現場快速評價和預測，具有廣泛的應用前景。

——具有陰極保護作用的鎂合金高耐蝕性涂層研究

鎂合金的腐蝕控制是當今材料腐蝕與防護領域的研究熱點與難點之一，左禹教授在國內外首次研究開發了對鎂合金具有陰極保護作用的富鎂涂層，通過硅烷處理進一步提高涂層與鎂合金的結合力，并研究了控制陽極顆粒活性、增強耐蝕性的涂層添加劑，開發出對AZ91D鎂合金具有優良屏蔽作用、陰極保護作用和高結合力的新型耐蝕涂層，保護性能顯著提高，耐鹽霧試驗超過2200小時。該技術有望在鎂合金腐蝕保護方面得到廣泛應用。

——亞穩態孔蝕機理及材料服役壽命早期監、檢測技術研究

材料服役性能的早期預測可以避免因腐蝕所造成事故的發生，左禹教授致力于研究腐蝕早期電化學波動信號的特征與材料表面缺陷的關系及小孔萌生和發展過程的機制，力圖建立電流波動信號的統計規律及其與孔蝕發生傾向和發展速度之間的關系，進而發展根據電化學信號來預測孔蝕傾向及孔蝕速度的方法與技術。在這一方向承擔了多項國家自然科學基金項目，并在該領域重要國際刊物上發表系列論文多篇，2010年左禹教授應邀分別在莫斯科舉辦的歐洲腐蝕大會和在河內舉辦的國際腐蝕工程大會上發表了大會邀請報告，闡述了“小孔腐蝕早期的電流波動”和“涂層性能的快速電化學評價方法”等問題及研究進展，他也是第一位在歐洲腐蝕大會上作主題報告的中國學者。

左：訪問俄亥俄州立大學腐蝕研究中心Frankel教授右上：在石化廠合作項目右下：與前國際腐蝕理事會主席Pourbaix教授合影

百年大計為教育

1996至2007年，左禹擔任北京化工大學副校長，分管科研工作，并先后分管研究生、學科建設、科技產業等工作。工程院校的發展之源在于與產業結合，在校黨委和行政領導下，他積極組織教師爭取國家重大項目和企業項目，努力推進國家、省部級重點實驗室等研究基地和平臺的建設，采取各種措施鼓勵教師從事基礎類研究，申請國家自然科學基金項目，在國際上發表高水平論文。同時，他也抓住機遇，積極推動學校的國防科研工作。數年來，學校的科研規模顯著發展，學術水平明顯提高，在國內、國際的影響力也顯著增強，左禹教授在其中做出了重要的貢獻。

左禹盡管多年擔任校、系領導并承擔大量科研任務，幾十年來始終站在教學第一線，他先后為本科生、研究生主講過10門不同課程，指導了90多名碩士、博士研究生及博士后，許多學生已成為單位的技術或管理骨干。

長久發展有策略

鑒于材料腐蝕在國民經濟中的重大影響，左禹教授呼吁應該更加重視腐蝕學科的發展，并提出幾點建議：

——加強腐蝕科學基礎研究。

當前材料腐蝕領域面臨的許多重大技術問題有賴一些基本科學問題的解決，應當開拓更多的支持應用基礎類科學研究的渠道，在政策上鼓勵一批科學家摒棄急功近利的思想，站在國際前沿，重視具有前瞻性的腐蝕基本過程和機理的研究。

——大力加強腐蝕工程教育。

據估計，材料腐蝕問題中大約有三分之一屬于設計、選材不當，或利用現有的知識技術可以得到有效控制。應鼓勵高校開設特色本科及研究生方向，培養專門人才，同時在工科專業中廣泛開設材料環境失效與延壽方面的課程，鼓勵高校面向企業開設講座、培訓課程及工程碩士班，這樣將有利于從規劃、設計、制造、生產、維修、管理等各個環節加強腐蝕管理，控制腐蝕損失。

——重視腐蝕學科的學科建設。腐蝕學科屬于材料科學與電化學的交叉學科，需要物理學、化學、數學和力學等基礎學科的支持，并涉及電子學、微生物學等學科專業，而其應用遍及幾乎所有工程領域。對于這樣的交叉學科應當從政策上重點支持。

——大力加強對防腐蝕新材料、新技術研究的支持。

在提倡自主創新的大時期，應特別強調具有自主知識產權，創新性強的防腐蝕新技術和新材料的研究開發；鼓勵和扶持一批具有研發能力、專業化、專門從事新技術研發和推廣的公司，有效推廣腐蝕控制新技術。