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铝合金具有密度小、机械性能好、易回收等优良特性,满足了现代科技对材料轻量化的需求,被广泛用于公路设施、汽车、轨道交通、航天器、船舰等领域。铝合金材料服役失效的报道中,霉菌诱导的腐蚀失效屡见不鲜,特别是在海洋湿热环境中尤为严重,受到了科学家们的广泛关注。本文模拟了高温、高盐度、潮湿的海洋腐蚀环境,研究了黑曲霉对铝合金7075-T6腐蚀行为和腐蚀机理的影响,为铝合金霉菌腐蚀防护提供理论依据。本文采用了高效液相色谱质谱联用(HPLC-MS)、气相色谱(GC)、失重、电化学测试(电化学阻抗EIS、极化曲线)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)、3D超景深显微镜等手段,系统地研究了霉菌的生长繁殖过程对铝合金早期微生物腐蚀的影响。研究表明,黑曲霉在高温、高盐度的腐蚀介质中能够生长繁殖,并在铝合金7075-T6表面形成生物膜。腐蚀过程中霉菌代谢产物的HPLC-MS检测发现了有机酸和大分子生物质的富集。气相色谱检测出接种黑曲霉后的腐蚀产氢量是空白对照组的7.8倍,表明了铝合金霉菌腐蚀初期析氢反应是主要的阴极反应之一。对腐蚀产物和腐蚀形貌分析发现,空白对比试验中,试片表面腐蚀产物主要是Al2O3和Cu Cl2,腐蚀产物膜致密,致密的腐蚀产物膜的存在一定程度上抑制了基体材料的腐蚀过程;接种黑曲霉的介质中铝合金表面的腐蚀产物主要是Al2O3和Al(OH)3,形成了疏松多孔的、有鳞片物质包裹的棒状生物膜,腐蚀严重。电化学阻抗分析表明,在含有氯化钠的溶液中浸泡初期,有菌和无菌环境电极表面都会同时出现高频容抗弧和低频感抗弧,随着浸泡时间的延长,低频感抗弧消失,出现了Warburg阻抗。接种霉菌的实验组的膜电阻(Rf)和传质电阻(Rct)之和小于空白对照组,说明黑曲霉促进了基体铝合金材料的腐蚀。动电位极化曲线测试结果表明空白对照组腐蚀电流密度(icorr)随浸泡时间的增加变化很小,而实验组的icorr有显著增大的趋势。通过3D显微镜对去除腐蚀产物膜的样品表面作原位表征,接种黑曲霉的样品表面点蚀坑最大深度是空白对照组的22倍,说明黑曲霉加速了铝合金的局部腐蚀。黑曲霉生长代谢消耗了铝合金表面的氧气,生物膜也阻碍了氧气向铝合金表面的扩散,因此在生物膜下形成了局部氧浓差电池。黑曲霉产生了大量有机酸,有机酸电离出H+使生物膜下出现了局部强酸环境,不仅促进了铝合金的局部腐蚀,而且促进了铝合金的化学酸腐蚀。黑曲霉产生的大分子生物质含有羧基、羟基、胺基等官能团,能够络合金属离子,起到了阳极去极化的作用,从而促进了铝合金的腐蚀。