مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

شبیه‌سازی دینامیک مولکولی واکنش‌پذیر خوردگی آلومینیوم و آلیاژ Al-Si در محیط آبی حاوی یون‌های کلرید و سولفات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه فیزیک، مرکز تحقیقات مواد و انرژی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران
10.22034/ijche.2026.593994.1631
چکیده
در این پژوهش، رفتار خوردگی آلومینیوم خالص و آلیاژ Al-Si در محیط آبی حاوی یون‌های کلرید و سولفات با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی واکنش‌پذیر ReaxFF بررسی شد. شبیه‌سازی‌ها در شرایط اسیدی، خنثی و بازی در دماهای 300 و 500 کلوین انجام شدند. نتایج نشان داد که محیط اسیدی بیشترین شدت خوردگی را القا می‌کند (IE₁ = -5.67 eV برای Al-Si). یون کلرید تحرک بالاتری داشت (D = 7.0×10⁻⁸ cm²/s)، درحالی که یون سولفات برهمکنش سطحی قوی‌تری نشان داد (6.87- در مقابل 5.23 – الکترون ولت) که بیانگر مکانیزم دوگانه و مکمل در تخریب لایه پسیو است. حضور سیلیسیوم، انرژی برهم‌کنش را ۶۲.۱٪ افزایش داد که با یک مکانیزم گالوانیکی موضعی احتمالی سازگار است؛ به‌طوری که اتم‌های Si با بار جزئی منفی (0.15 - الکترون) ممکن است به عنوان سایت‌های کاتدی میکروسکوپی عمل کنند. افزایش دما از 300 به 500 کلوین، COMZ را از 9.6 به 7.1 آنگستروم کاهش داد که نشان‌دهنده نفوذ عمیق‌تر یون‌ها است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Reactive Molecular Dynamics Simulation of Corrosion of Aluminum and Al-Si Alloy in Aqueous Environment Containing Chloride and Sulfate Ions

نویسنده English

Hoda Ghavaminia
1. Department of Physics, Materials and Energy Research Center, Dez. Co., Islamic Azad University, Dezful
چکیده English

In this study, the corrosion behavior of pure aluminum and Al-Si alloy in aqueous environments containing Cl⁻ and SO₄²⁻ ions was investigated using ReaxFF reactive molecular dynamics simulations under acidic, neutral, and basic conditions. Simulations were performed under acidic, neutral, and basic conditions at 300 and 500 K. Results showed that the acidic environment induced the highest corrosion severity (IE₁ = -5.67 eV for Al-Si). Cl⁻ exhibited higher mobility (D = 7.0×10⁻⁸ cm²/s), while SO₄²⁻ demonstrated stronger surface interaction (-6.87 eV vs. -5.23 eV), indicating a complementary dual mechanism in passive layer breakdown. Silicon presence increased interaction energy by 62.1%, a behavior consistent with a possible local galvanic mechanism in which Si atoms acquire partial negative charge (-0.15 e) and may act as micro-cathodic sites. Increasing temperature from 300 to 500 K reduced COMZ from 9.6 to 7.1 Å, indicating deeper ion penetration. These findings provide atomic-scale insights for designing corrosion-resistant Al alloys.

کلیدواژه‌ها English

Reactive molecular dynamics
ReaxFF
Aluminum corrosion
Al-Si alloy
Chloride and sulfate ions
Galvanic corrosion

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 مهر 1405