近日，东北大学材料科学与工程学院王福会教授团队徐大可教授课题组在钛合金微生物腐蚀机制研究方面取得重要进展，相关成果以“Microbial degradation of the passive films drives corrosion of Ti-6Al-4V by sulfate-reducing bacteria in seawater”为题，发表于国际权威材料期刊Acta Materialia（DOI: 10.1016/j.actamat.2026.122773）。该研究从钝化膜缺陷演化视角揭示了海洋硫酸盐还原菌诱导钛合金腐蚀的全新机制。东北大学李佳航博士研究生和周恩泽教授为共同第一作者，徐大可教授和周恩泽教授为共同通讯作者，东北大学为第一完成单位。
钛合金因其表面自发生成的TiO2钝化膜而被视为海洋环境中的“耐蚀标兵”。然而，即使针对这种高耐蚀材料，海洋硫酸盐还原菌（SRB）仍能引发严重的微生物腐蚀（MIC）。长期以来，SRB如何突破TiO2这道“防线”的机制始终不明，尤其缺乏纳米尺度的直接证据。针对这一问题，本研究通过90天厌氧浸泡实验发现，即使没有SRB存在，钝化膜中氧空位浓度也会从0.4 at.%显著升至约6.6 at.%，形成缺陷富集的钝化膜；而SRB代谢产生的硫化物会优先攻击这些氧空位位点，形成TiS2并渗透至膜内部，导致钝化膜减薄、非晶化及界面起伏。结合Cs-corrected TEM、原位EELS、ToF-SIMS、EPR及TGA等多种跨尺度表征手段，该工作首次直接证明氧空位是硫化物攻击的前提条件，而完整的TiO2晶格对硫化物保持化学惰性。退化后的钝化膜从原本的惰性界面转变为电化学活性界面，析氢反应过电位从446 mV降至203 mV，腐蚀电流密度增加三倍，点蚀密度增加近七倍，表明钝化膜降解引发的析氢反应成为加速腐蚀的关键步骤。
硫酸盐还原菌破坏钛合金钝化膜加速微生物腐蚀机制示意图
该工作不仅深化了对钛合金MIC机理的理解，更提出“缺陷介导的钝化膜降解”统一机制框架，将MIC理论从活性金属拓展至高度钝化金属体系，并指出通过合金设计、表面改性或缺陷工程调控钝化膜缺陷密度，有望成为提升海洋工程材料抗MIC性能的新策略。以上工作获得了国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金青年学生基础研究项目（博士生）及辽宁省“兴辽英才计划”等项目的支持。
