不锈钢表面容易形成一层致密的钝化膜，因而具有良好的抗腐蚀性能。然而，不锈钢在抗均匀腐蚀的同时，却难以避免发生应力腐蚀，其对不锈钢具有很强的破坏性，成为不锈钢的主要腐蚀失效形式。关于不锈钢的应力腐蚀行为已经进行了大量的研究，建立了各种模型对其机理进行解释，但仍然无法弄清楚应力腐蚀发生的机理。最广为接受的阳极溶解模型认为，应力腐蚀产生是由于应力诱导钝化膜的局部破裂，可见不锈钢表面钝化膜的性能成为控制应力腐蚀发生的关键因素。但是，阳极溶解模型仅仅考虑了钝化膜的破裂局部机械应力的作用，却没有考虑力和电场对半导体钝化膜本身及其破裂过程的协同作用，进而对 SCC 发生的影响。 本课题运用电流成像原子力显微镜(CSAFM)在微观尺度原位观察研究了外力导致不锈钢钝化膜半导体性能的变化，包括钝化膜表面电流分布和钝化膜半导体类型，同时利用密度泛函理论研究了应力对钝化膜电子结构的影响。实验研究结果表明，无论在CSAFM针尖上对双相钢上形成的钝化膜施加外力，还是通过对双相钢样品进行四点弯曲对钝化膜施加外力，以及利用纳米压痕仪对双相钢的钝化膜进行压痕施加压应力，外力均导致铁素体和奥氏体相的氧化膜的电流强度和电流密度明显增大，即外力导致了钝化膜导电性能的变化，也就是力-电耦合效应。密度泛函理论计算研究表明，应力对钝化膜的电子结构有着影响，即应力改变了禁带宽度，进而影响了钝化膜/氧化膜的电流，即外力对半导体钝化膜的微观电学性质产生了影响。密度泛函理论计算证实了CSAFM实验结果。 通过本课题的研究，弄清了钝化膜力电耦合效应对钝化膜破裂影响的微观机理，即外力导致钝化膜的电子结构发生了变化，致使钝化膜半导体电性质发生了局部变化，导致钝化膜更容易发生破裂，进而从力电耦合的新角度解释了应力腐蚀的机理，以便于采取有效的措施对应力腐蚀的发生进行控制，为发展具有良好抗应力腐蚀的不锈钢提供了实验和理论依据。