近年来，表面严重塑性变形（S^2PD）技术，如高能喷丸[1]、激光喷丸（LSP）[2],[3],[4],[5]、表面机械磨损处理（SMAT）[6]和超声波喷丸（USSP）[7],[8],[9],[10]，因其能够诱导残余压应力并细化表层微观结构而受到广泛认可，从而促进了梯度纳米结构（GNS）金属和合金的制备。通过调整表层微观结构，S^2PD方法可以显著提高材料的耐腐蚀性[9],[11],[12],[13],[14],[15]。此外，独特的GNS结构在深度方向上表现出微观结构的变化[16]，这意味着材料的腐蚀行为也会相应改变[17],[18],[19],[20],[21],[22],[23]。因此，深入研究沿深度方向的耐腐蚀性演变对于评估梯度结构的腐蚀性能以及揭示其微观特征（如晶界、位错、夹杂物）与腐蚀行为之间的关系至关重要。
为了表征梯度结构中不同深度的腐蚀行为，传统的宏观电化学测试技术（如电化学阻抗谱、极化曲线）需要逐层研磨材料以暴露特定深度的表面。然而，这种方法存在明显局限性：（1）耗时较长，因为每次访问目标深度都需要重复研磨和清洁步骤；（2）样品不可重复使用，因为连续研磨后会破坏原有的梯度结构。在过去三十年中，微电化学测试技术的进步推动了扫描电化学细胞显微镜（SECCM）[24],[25],[26]的发展，这种新技术非常适合解决上述问题。SECCM在早期也被称为电化学液滴细胞（EDC）[27]和扫描微吸管接触法（SMCM）[28]。它通过微型化电化学细胞来实现对样品表面局部区域的选择性表征，例如使用直径从约10 nm到几百 μm的玻璃纳米/微毛细管来探测金属和合金的局部腐蚀特性[29],[30],[31]。此外，SECCM集成了先进的控制系统，能够实现纳米级的精确位移，并配备了先进的数据采集模块，便于记录电化学数据[32]。
SECCM已被证明是阐明表面结构因素（晶界、晶粒取向、夹杂物）对金属（如钢[24,33,34]、铝合金[35]、镁合金[36]、镁钢接头[37]、锌合金[38]、银[39,40]和铂[41]）局部腐蚀过程影响的强大工具。例如，Wang等人[39]结合SECCM和TEM发现，银的溶解速率随晶界能和晶界面上断裂键的密度增加而增加。同一团队还报告称，银的腐蚀速率依赖于取向，表明其优先沿着（111）平面溶解[40]。Yule的研究小组[24]指出，在低碳钢的钝化区域，（101）平面上的阳极电流比（100）和（111）平面更大。研究发现，单个亚微米级的MnS夹杂物会先发生活性溶解，随后迅速重新钝化[24]。
当应用SECCM研究GNS金属中微观结构与腐蚀行为之间的相关性时，对梯度材料横截面的连续扫描可以有效避免上述两个局限性。同时，由于每次测试仅限于微米级区域，因此也能更好地阐明晶格缺陷（如晶界、位错）对材料耐腐蚀性的影响。将SECCM技术应用于探索GNS材料中微观结构与腐蚀行为之间的相关性仍是一个研究空白。因此，本研究采用SECCM技术研究了GNS钛合金的腐蚀行为，旨在提供一种快速评估GNS钛合金不同深度（0, 40, 120, 200, 280 μm）腐蚀行为的新方法，并建立腐蚀动力学与梯度微观结构之间的定量关联。此外，氟离子似乎是唯一能够在水溶液中通过溶解钝化膜来破坏钛钝性的物质[42],[43],[44]。氟离子的来源可能来自含氟的酸性牙膏、烟囱内衬和受污染的沿海地区[45,46]。为了为钛合金在含氟环境中的应用提供更多指导，本研究使用了酸性NaF溶液作为腐蚀介质。
