雄关漫道 防腐征途——记北京化工大学材料科学与工程学院左禹教授

本刊记者 李晓文

雄关漫道 防腐征途
——记北京化工大学材料科学与工程学院左禹教授

本刊记者 李晓文

专家简介：

左禹，北京化工大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。1984年以来在北京化工大学从事材料环境失效机理及材料表面保护技术等方面的研究，1989-1991年在美国麻省理工学院做访问研究。主持或参加了国家自然科学基金、973、支撑计划、国防配套等各类科研项目约50项；在国内外学术刊物上发表论文300余篇，主编或参编专著、手册6部，获部级科技进步奖5项、授权发明专利10项；1993年获政府特贴，1997年入选国家百万人才工程第一、二层次，2003年获中组部、科技部、教育部等六部委联合颁发的“留学回国人员成就奖”。1996-2007年担任北京化工大学副校长，先后担任校学位委员会主席及校学术委员会主任，以及中国腐蚀与防护学会副理事长、监事长、中国工业防腐蚀协会副会长、国际腐蚀理事会理事、教育部科技委委员、华中科技大学及兰州理工大学兼职教授、金属腐蚀与防护国家重点实验室学术委员会委员兼客座研究员、“中国腐蚀与防护学报”、“Internatinal Journal of Corrosion”等期刊编委等学术职务。

材料环境劣化与失效的危害遍及包括能源、交通、化工、机械、航空航天、信息、基础设施建设和海洋开发等所有领域，造成巨大的经济损失和资源、能源的巨大浪费。2003年中国工程院统计，腐蚀损失占国民经济GDP的5%，因此研究材料在服役环境下的行为以及各种因素的影响并及时进行防护尤为重要。

北京化工大学左禹教授数十年来一直研究材料损伤、失效的作用规律和演化过程及发展，力图延缓、控制材料环境损伤和失效，为减少因材料腐蚀造成的危害而贡献了自己的青春和智慧。

少年壮志不言苦

今天的科研成就离不开昨天的知识积累和曾经的远大志向。左禹的青少年时期正赶上中国政治最黑暗的文化大革命时期，1966年初一刚上了一半就遇上了文革，1968年下乡插队，后来抽调到陶瓷厂当装窑工，再后来到化工厂当了操作工。在农村和工厂的艰苦劳动锻炼了他坚韧不拔的意志，为以后的科研道路打下了坚实的基础。

在化工厂的几年里，左禹因为工作勤奋，技术熟练，年年都被评为厂里或公司的先进生产者，并担任了生产班长。更可贵的是，他利用业余时间自学了初高中的全部功课，甚至还涉足了微积分这样的大学课程，并努力学习技术知识，还在车间里多次为工人包括大学生开展技术讲座，受到车间领导和工人们的高度评价。

1977年恢复高考，已经25岁的左禹在离开学校十年后走进了考场，并取得了足以入学顶尖大学的优异成绩。然而可能是由于年龄较大或者“家庭出身”的原因，他最终被甘肃工业大学录取。在开学的摸底考试中他在全校学生成绩里遥遥领先，就这样，左禹开始了正规的学习，大学毕业时他又以高分考入北京钢铁学院读研究生，在朱日璋教授的指导下开始了在材料腐蚀研究领域的新历程。

国计民生需防腐

据统计，石化工业中大约占60%的设备失效事件与腐蚀有关；油、气田的管道腐蚀泄露、桥梁的钢筋腐蚀、地下水管的腐蚀等，每年都造成极大的直接、间接损失；对于军事装备，腐蚀也是很大的威胁，因此装备的腐蚀控制是保证战斗力所需要解决的重要问题。左禹针对材料腐蚀防护领域的重大需求，在硫化氢环境中的不锈钢应力腐蚀、非晶态合金的氢脆、亚稳态小孔腐蚀、铝合金阳极氧化等方面开展了一系列卓有成效的研究，近几年间又获得多项有创新性的研究进展，例如：

——不锈钢表面大面积电化学沉积制备钯合金薄膜技术

不锈钢在高温稀硫酸等强腐蚀环境中腐蚀速度非常快，左禹教授带领课题组在国内外首次研发了在不锈钢表面通过电刷镀大面积制备钯、钯-铜和铬-钯合金薄膜技术，可有效促进不锈钢钝化，从而在非氧化性腐蚀介质中耐蚀性大幅提高。同时针对在用的不锈钢设备，研发了表面处理、镀液循环回收和大面积快速刷镀钯的成套工艺。这项技术方法新颖，实用性强，可以解决强还原腐蚀环境中大型不锈钢设备现场维修、延长服役寿命的问题，已经成功应用到数家企业中，并列入科技部十二五支撑计划。

——涂层服役性能现场快速检测与评价技术

访问曼彻斯特大学腐蚀研究中心

金属装备与结构例如船舶、塔架、桥梁等表面都有涂层保护，及时检测结构表面防腐蚀涂层的服役性能是保证装备正常运行的重要手段，但过去缺少在工程现场检测涂层性能的方法，实验室通常使用的涂层阻抗测试仪器设备昂贵，检测时间长，解析复杂，很难应用到现场进行快速检测与评价。左禹带领课题组在国内外首次提出利用10Hz频率下的相位角代替低频阻抗值，从而快速获得涂层服役性能参数的方法。在此基础上研究开发了涂层服役性能快速检测与评价系统，建立了相关的模型，利用这项技术可以对各种金属表面的涂层性能和涂层寿命进行现场快速评价和预测，具有广泛的应用前景。

——具有阴极保护作用的镁合金高耐蚀性涂层研究

镁合金的腐蚀控制是当今材料腐蚀与防护领域的研究热点与难点之一，左禹教授在国内外首次研究开发了对镁合金具有阴极保护作用的富镁涂层，通过硅烷处理进一步提高涂层与镁合金的结合力，并研究了控制阳极颗粒活性、增强耐蚀性的涂层添加剂，开发出对AZ91D镁合金具有优良屏蔽作用、阴极保护作用和高结合力的新型耐蚀涂层，保护性能显著提高，耐盐雾试验超过2200小时。该技术有望在镁合金腐蚀保护方面得到广泛应用。

——亚稳态孔蚀机理及材料服役寿命早期监、检测技术研究

材料服役性能的早期预测可以避免因腐蚀所造成事故的发生，左禹教授致力于研究腐蚀早期电化学波动信号的特征与材料表面缺陷的关系及小孔萌生和发展过程的机制，力图建立电流波动信号的统计规律及其与孔蚀发生倾向和发展速度之间的关系，进而发展根据电化学信号来预测孔蚀倾向及孔蚀速度的方法与技术。在这一方向承担了多项国家自然科学基金项目，并在该领域重要国际刊物上发表系列论文多篇，2010年左禹教授应邀分别在莫斯科举办的欧洲腐蚀大会和在河内举办的国际腐蚀工程大会上发表了大会邀请报告，阐述了“小孔腐蚀早期的电流波动”和“涂层性能的快速电化学评价方法”等问题及研究进展，他也是第一位在欧洲腐蚀大会上作主题报告的中国学者。

左：访问俄亥俄州立大学腐蚀研究中心Frankel教授右上：在石化厂合作项目右下：与前国际腐蚀理事会主席Pourbaix教授合影

百年大计为教育

1996至2007年，左禹担任北京化工大学副校长，分管科研工作，并先后分管研究生、学科建设、科技产业等工作。工程院校的发展之源在于与产业结合，在校党委和行政领导下，他积极组织教师争取国家重大项目和企业项目，努力推进国家、省部级重点实验室等研究基地和平台的建设，采取各种措施鼓励教师从事基础类研究，申请国家自然科学基金项目，在国际上发表高水平论文。同时，他也抓住机遇，积极推动学校的国防科研工作。数年来，学校的科研规模显著发展，学术水平明显提高，在国内、国际的影响力也显著增强，左禹教授在其中做出了重要的贡献。

左禹尽管多年担任校、系领导并承担大量科研任务，几十年来始终站在教学第一线，他先后为本科生、研究生主讲过10门不同课程，指导了90多名硕士、博士研究生及博士后，许多学生已成为单位的技术或管理骨干。

长久发展有策略

鉴于材料腐蚀在国民经济中的重大影响，左禹教授呼吁应该更加重视腐蚀学科的发展，并提出几点建议：

——加强腐蚀科学基础研究。

当前材料腐蚀领域面临的许多重大技术问题有赖一些基本科学问题的解决，应当开拓更多的支持应用基础类科学研究的渠道，在政策上鼓励一批科学家摒弃急功近利的思想，站在国际前沿，重视具有前瞻性的腐蚀基本过程和机理的研究。

——大力加强腐蚀工程教育。

据估计，材料腐蚀问题中大约有三分之一属于设计、选材不当，或利用现有的知识技术可以得到有效控制。应鼓励高校开设特色本科及研究生方向，培养专门人才，同时在工科专业中广泛开设材料环境失效与延寿方面的课程，鼓励高校面向企业开设讲座、培训课程及工程硕士班，这样将有利于从规划、设计、制造、生产、维修、管理等各个环节加强腐蚀管理，控制腐蚀损失。

——重视腐蚀学科的学科建设。腐蚀学科属于材料科学与电化学的交叉学科，需要物理学、化学、数学和力学等基础学科的支持，并涉及电子学、微生物学等学科专业，而其应用遍及几乎所有工程领域。对于这样的交叉学科应当从政策上重点支持。

——大力加强对防腐蚀新材料、新技术研究的支持。

在提倡自主创新的大时期，应特别强调具有自主知识产权，创新性强的防腐蚀新技术和新材料的研究开发；鼓励和扶持一批具有研发能力、专业化、专门从事新技术研发和推广的公司，有效推广腐蚀控制新技术。