近日，我院长海博文教授团队在国际期刊《Nano Materials Science》（影响因子17.9）发表题为“Co-doping Strategy Enables Stably Spontaneous Nanocrystal Passivating Film for Extraordinary Corrosion Resistance in High-Strength Aluminum Alloy”的研究论文。我院博士后王瑞为论文第一作者，王东涛副研究员和长海博文教授为论文通讯作者，我院为论文第一单位和第一通讯单位。
在高强铝合金实际应用中，如何同时维持高强度和在恶劣海洋环境下的抗腐蚀能力，是全球材料领域长期面临的核心难点。高强铝合金内部复杂的化学非均匀性与多相微观结构极易诱发局部微电偶腐蚀，而自发形成的天然钝化膜呈现高度缺陷的非晶态结构，在富含氯离子服役环境中极易发生局部破裂，难以提供有效的腐蚀防护效果。这种非均匀微观组织与微观缺陷扩散通道的共存，是制约高强铝合金耐蚀性提升的根本痛点。
针对上述挑战，长海博文教授团队提出一种微合金化元素共掺杂的设计思路，通过在500MPa级Al-Si-Cu-Mg合金中引入微量Zn和Zr，实现对自生钝化膜的调控。核心机制在于双元素的空间协同效应：Zn元素定向偏聚于含Cu强化相周围，原位形成ZnO界面保护层，抑制局部电偶电流泄漏；Zr元素在纳米晶界处促成Zr-O-Al键的形成，有效阻碍氯离子沿晶界扩散。二者协同驱动下，钝化膜自发由高缺陷非晶态转变为高稳定性纳米晶结构。基于该思路设计的新型合金自生钝化膜缺陷密度降低79.5%，腐蚀抑制效率提高78.5%，点蚀深度降低94%，表现出优异的强度-耐蚀综合性能。
该研究突破了传统高强铝合金“强度提升—耐蚀性下降”的性能制约，在无需表面处理工艺条件下，为提升铝合金本征耐蚀能力提供了新思路。相关成果对于海洋环境、交通轻量化及高端装备领域高强耐蚀铝合金的成分设计、组织调控和工程应用具有重要参考价值。该项研究得到国家自然科学基金等项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2026.05.001
