前 言

非晶态合金是一类远离平衡态、结构无序的刚性固体物质，具有许多特异物理、化学性质，其形成、结构和性能的研究及其应用开发在世界范围内受到广泛的关注和重视，并被誉为继钢铁和塑料后材料领域的第三次革命。铁基非晶合金由于高的强度和耐蚀性、高的玻璃形成能力、低廉的价格及简单的制备工艺等，有望作为新型的工程材料得以应用。缺乏塑性形变是限制块体非晶合金作为结构材料应用的主要技术瓶颈。采用热喷涂技术制备的非晶纳米晶涂层材料具有优异的物理、化学性能，且成本低，被认为是改善其塑性和断裂韧性的重要手段。超音速火焰喷涂(HVOF)和活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术的出现，使得制备铁基非晶纳米晶涂层得以实现，这无疑将拓宽铁基非晶纳米晶涂层的应用领域。高性能耐蚀耐磨铁基非晶纳米晶涂层的制备和开发，已成为非晶合金走向工业化应用的突破口之一，将成为工业领域一种极具应用价值的材料，为工业界带来巨大的效益。

腐蚀是指材料与环境间的物理和化学相互作用，使材料性能发生变化，导致材料、环境及其构成系统受到损伤。腐蚀、磨损和断裂问题是材料使用过程中面临的主要威胁，严重制约着工程设施安全运行。腐蚀造成环境污染，直接威胁人们的生活质量；腐蚀导致灾难性事故，直接威胁人们的安全；腐蚀不断损害和威胁着中华民族留下的无数文物瑰宝。腐蚀不仅是材料安全、经济、生态文明、国计民生问题，更是节约资源问题。2016年10月国际腐蚀工程师协会（NACE）“全球腐蚀调研项目研究报告”指出，腐蚀失效占GDP的3.4%。2014年我国腐蚀总成本超过2.1万亿元人民币，约占当年GDP的3.34%。正确适当的防腐措施则可以降低腐蚀损失15%～35%。每年4月24日为“世界腐蚀日”，腐蚀防控力度已然成为一个国家文明和繁荣程度的反映。因此大力发展防腐新材料，对于保障工程安全与可靠性、减少重大灾难性事故的发生、延长装备的使用寿命具有重大意义。

非晶材料远离平衡态、结构无序，成分和结构均匀性使得其在腐蚀环境中具有比晶体材料更为优异的耐点蚀能力。随着该类材料工程化应用推进，对腐蚀问题的关注显得尤为重要。非晶态合金具有单相均匀的结构特征及成分设计的灵活可控性，这些为深入研究腐蚀问题提供了全新的视角。热喷涂在制备非晶纳米晶涂层过程中，孔隙、缺陷的出现不可避免地影响了涂层的微观结构，进而影响涂层的腐蚀行为。目前在非晶纳米晶涂层制备工艺、腐蚀行为、冲蚀与空蚀、载荷和腐蚀耦合环境中的服役行为以及点蚀机理等方面，仍缺少系统的研究著作，相关的研究无论是理论上还是实际应用中都还有许多悬而未决的基本科学问题。本书的部分研究成果将促进高质量铁基非晶纳米晶涂层的制备技术发展以及拓展其在海洋装备、航空航天、油气田开发等重要工业领域的应用。

本书结合了笔者在中国科学院金属研究所、同济大学、英国曼彻斯特大学以及东北石油大学求学和工作期间，在非晶纳米晶涂层制备与腐蚀研究领域十多年的潜心研究成果，基本包含了非晶纳米晶涂层在使用过程中可能应用的各种腐蚀环境。本书的研究成果，除了涉及笔者博士论文、博士后出站报告外，还涉及笔者指导的硕士研究生李洋、李柯远、管轶鑫、李明宇、康庆鑫、迟骋远等的部分研究成果。本书第1、2、3、7、8章由王勇撰写，第4、5、6章由孙丽丽撰写。撰写时参考了国内外非晶合金以及腐蚀研究的相关文献、部分国家标准，还介绍了一些相关研究领域的最新成果，以使内容具有一定前沿性。在此对相关专家、学者表示衷心的感谢。

本书内容系统，涉及面广，数据翔实。主要包括8章内容，第1章主要介绍非晶合金，包括非晶合金、非晶纳米晶涂层概况、研究及应用等内容。第2章主要介绍非晶合金腐蚀性能，包括非晶合金在中性和酸性溶液中腐蚀、非晶合金成分影响腐蚀性能等内容。第3章主要介绍非晶纳米晶涂层制备，包括HVOF 和AC-HVAF非晶涂层制备，以及封孔处理对非晶涂层腐蚀性能的影响等内容。第4章主要介绍非晶纳米晶涂层腐蚀性能，包括非晶涂层在NaCl和H2SO4溶液、AlCl3溶液、酸性溶液、压裂液和三元复合驱采出液中腐蚀，盐雾腐蚀、电偶腐蚀及高温腐蚀等内容。第5章主要介绍非晶纳米晶涂层冲刷腐蚀性能，包括非晶涂层在海水和压裂液中冲刷腐蚀研究等内容。第6章主要介绍非晶纳米晶涂层空泡腐蚀性能，包括非晶涂层在海水和压裂液中空蚀性能等内容。第7章主要介绍载荷作用下非晶纳米晶涂层腐蚀性能，包括残余应力、恒载荷和动载荷作用下非晶涂层的腐蚀性能等内容。第8章主要介绍非晶纳米晶涂层夹杂相局域溶解计算，非晶纳米晶涂层多尺度仿生疏水结构构筑及耐蚀性能研究，主要包括非晶涂层氧化物夹杂相局域溶解第一性原理计算，以及氧化物夹杂相局域溶解分子动力学计算等内容。

特别感谢国家自然科学基金(51401051和51974091)、中国博士后科学基金(2014M551447)、黑龙江省自然科学基金(QC2013C056和LH2019E021)、黑龙江省博士后科研启动金(LBH-Q16036)等对笔者在本领域研究的持续资助。

一部优秀的著作需要付出著者的大量心血，虽然著者字斟句酌，但不足和纰漏在所难免，学术观点也不尽相同，希望并欢迎读者斧正。

2020年12月