工业生产中机械设备运行环境复杂，常涉及液体、气体及各种化学物质的传输与处理。这些介质中具有腐蚀性成分，结合设备机械运动与操作条件，常导致设备表面保护膜受损，使金属直接暴露于恶劣环境中^[1]。特别是在石油、天然气、化工等领域，管道、阀门、泵等关键部件常因机械磨损与化学腐蚀的相互作用而遭受结构性破坏甚至失效^[2]。在雅克拉凝析气田的集输管道中，输送介质流速高且CO₂、H₂S含量高。投产3年便累计发生因冲蚀与腐蚀导致的穿孔28次，报废弯头17个，并且由于冲刷腐蚀的影响致使长达178.5 m管道报废^[3]。可见，由冲刷腐蚀作用而导致的材料结构破坏仍极大影响着管道的安全运行。

为此，国内外学者已从多个方面展开相关研究。Luce等^[4]发现冲蚀与腐蚀之间的相互作用并证实了其相关性。Wang等^[5]梳理了管道冲刷腐蚀临界流速现象的研究现状，提供了管道表面损伤预测方法选择的建议。Stack等^[6]提出侵蚀-腐蚀损伤过渡机制，为侵蚀-腐蚀机理的分类提供了新的角度。Guo等^[7]发现处于活性腐蚀下的碳钢表面硬度会明显降低，促进冲蚀引起的质量损失。Xie等^[8]与Aminul等^[9]发现，颗粒冲蚀导致加工硬化层高活性，使材料表面更易遭受腐蚀。Zeng等^[10]研究了X65钢弯管的冲刷腐蚀行为，认为固体颗粒显著加强了液相流体在膜中的流体力学特性，膜内传质速度加快。通常情况下，冲刷腐蚀的总质量损失较冲蚀磨损与电化学腐蚀引起的质量损失之和更为显著，当流体中夹杂固体颗粒时，冲刷腐蚀造成的表面物理化学协同损伤作用尤为严重^[11]。考虑多相流的冲刷腐蚀协同作用时将不溶性固体颗粒视为单相流的研究方法与实际情况存在偏差，因此，必须更全面地考虑多种流体相与颗粒相之间的复杂关系。

冲刷腐蚀过程研究涉及机械工程、材料工程、表面物理化学、电化学等多个学科，文献信息数据庞大，难以使用传统方法实现系统性总结。而知识图谱能够通过形式化描述，将庞大数据构建成异质网络，深入挖掘内在关系^[12]，使目标研究领域的发展趋势与前沿热点清晰化、可视化。综上，基于知识图谱的研究方法，对关键词、作者、研究机构的共现、聚类及时间线等进行分析，梳理了冲蚀与腐蚀协同作用的研究特征，并探索了其演进趋势，旨在为未来冲刷腐蚀领域的问题决策提供有益的参考与指导。

中文文献主要来源为中国知网、万方数据知识平台、维普中文科技期刊数据库，检索主题包括冲刷腐蚀^[13−14]、冲蚀腐蚀^[15−16]、腐蚀磨损^[17−18]、侵蚀腐蚀^[19−20]。英文文献的检索数据库主要包括 Web of Science、Elsevier Science Direct、The Royal Society of Chemistry （英国皇家化学学会）、 Springer电子期刊数据库及Taylor & Francis期刊数据库，检索主题包括Erosion-corrosion、 Tribocorrosion、 Wear-corrosion、 Abrasion-corrosion。文献类型为SCI、EI、北大中文核心、中国科技核心期刊，会议论文以及硕博论文，时间范围为2000—2023年。通过筛选重复数据，删除专利、标准、报纸、科技成果与会议通知等无效数据，共计检索到符合条件的有效中文文献为1 241篇，有效英文文献为5 512篇。

2000—2023年国内外冲刷腐蚀领域发文数量变化趋势（图1）总体上可分为两个阶段：①2000—2010年国内外发文量增长相对平稳。中国主要研究方向为液固两相流冲刷腐蚀特性^[21−23]与不同碳钢、合金钢的耐腐蚀磨损评价及失效分析^[24−26]，主要采用失重法^[27]、旋转圆盘装置^[28]、小型环路装置^[29]等研究手段开展冲刷腐蚀实验。英文文献主要研究方向为碳钢、不锈钢在含盐砂浆中的冲刷腐蚀协同作用^[30]，通过初步构建冲蚀-腐蚀图解释冲刷腐蚀的协同作用机理^[31]，并基于瞬态电化学特征响应评价不锈钢在冲刷腐蚀条件下的去钝化特征^[32]。②2010年之后，英文发文量增长迅速。该趋势在2015年之后更为明显，一方面是因为中国学者在外文期刊上的发文数量增加，另一方面则得益于激光熔覆工艺的迅速发展^[33]，通过评价激光熔覆涂层的性能探讨其在冲刷腐蚀过程中防护效果的文献数量增长明显，此阶段关于高熵合金及耐磨耐蚀涂层的研究大量涌现。

图1 2000—2023年国内外冲刷腐蚀领域发文量变化趋势图Fig. 1 Clustering analysis of key words in erosion-corrosion research in China and abroad (2000–2023)

1993年，美国材料与试验协会首次公布Wear与Corrosion过程中协同作用的标准指南，但该指南不适用于气/固系统中的冲刷腐蚀损伤过程。1998年，美国ASTM G73-98《液体冲击冲蚀试验的标准实施规程》中提出了针对Erosion的液体溶液射流冲击试验标准，在此之后相关标准不断更新。2024年，针对冲刷腐蚀问题，中国国家标准化管理委员会发布了GB/T 42654—2023《铜及铜合金海水冲刷腐蚀试验方法》与GB/T 43498—2023《管道冲刷腐蚀标准》。基于现有成果产出变化趋势，预计未来几年国内外对于冲刷腐蚀的研究仍会保持明显增长趋势。

聚类分析通过数据归类与相同类别数据差异分析揭示模型的结构特点^[34]。运用CiteSpace软件的文献计量学分析方法，对文献类型、期刊分布、发文量趋势、作者、研究机构、高被引文献进行了系统分析。同时，结合关键词网络知识图谱与聚类图谱，探讨了冲刷腐蚀领域的研究趋势与热点。关键词聚类分析是基于其出现的频率与关联程度，平均轮廓值S反映聚类的合理性，若S＞0.5则聚类合理，S＞0.7则具有高置信度。模块值Q反映聚类结构的显著性，且Q值的区间为[0，1]，当Q＞0.3时证明该结构模型具有显著特点^[35]。聚类图谱中不同颜色代表不同类别关键词聚类，色块标示栏中越往上代表聚类排名越靠前，即该聚类下所包含的关键词越多。

2.1 中文关键词聚类图谱

将中国知网、万方数据知识平台、维普中文科技期刊数据库中检索到的有效数据导入CiteSpace进行分析。选取“关键词”作为节点类型，以时间段1年作为1个时间切片，共23个时间切片，阈值设置为15，采用PathFinder算法，综合网络整体生成网格。中文文献计算分析得到的Q值为0.886 9，S值为0.983 1，说明中文文献聚类结果具有合理性与高置信度。

2000—2023年中文文献冲刷腐蚀领域的关键词聚类分析图谱（图2）中有14个聚类，“冲刷腐蚀”一词的引用频率最高，达277次。其他引用频率较高的关键词还包括腐蚀、冲蚀磨损、磨损腐蚀、数值计算、腐蚀机理、冲蚀、弯管、多相流、交互作用以及防护等。

图2 2000—2023年中文文献冲刷腐蚀领域关键词聚类分析图谱Fig. 2 Clustering analysis of key words in erosion-corrosion research in China literature (2000–2023)

为进一步分析每个聚类标签，对比了每个聚类下的对数似然比（Log-likelihood Ratio, LLR）、权重（Latent Semantic Indexing, LSI）、互信息（Mutual Information, MI）。关键词LSI为聚类中的主要研究主题。关键词LLR值用于确认主题的显著性差异，LLR值越大，表明该关键词在该主题中的出现频率与其他主题差异越显著，并且在区分这些主题中扮演了重要角色。而关键词MI值则揭示了具体技术、材料及方法的应用^[36]。

结合LSI、LLR、MI数据，对2000—2023年中文文献冲刷腐蚀领域关键词排名前6的聚类进行分析（表1）。可见，“冲刷腐蚀”聚类侧重于腐蚀形貌、气蚀与冲蚀速率的相互作用，该聚类强调了物理与化学腐蚀过程的细节，以及利用电阻法与计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）技术进行分析的方法。“磨损”聚类探讨了高磨损环境中的钻井与水冷壁管，展现了磨损与腐蚀的交互影响，同时突出了新材料如生物材料在减少磨损中的应用。“冲蚀”聚类主要研究颗粒与材料壁面碰撞时所产生的动能效应，及其对材料表面形貌的影响。颗粒撞击静止表面后，会导致材料表面的微切削和犁割作用，从而引起材料表面的剥离或侵蚀。“腐蚀磨损”聚类关注磨损与腐蚀的共同作用，尤其是对于马氏体与钛合金材料的研究^[37−38]，以及对于透射电子显微镜、扫描电子显微镜等高级材料表征技术的应用。“协同作用”聚类则主要关注材料的耐磨性与耐蚀性，特别是模拟海水环境中的腐蚀行为研究，强调环境因素对材料性能的作用。“数值模拟”聚类展示了模拟技术在解析腐蚀与磨损影响因素中的应用。

表1 2000—2023年中文文献冲刷腐蚀领域关键词排名前6的聚类分类表Table 1 Clustered analysis of top 6 key words in erosion-corrosion research in Chinese literature (2000–2023)

2.2 英文关键词聚类图谱

使用相同算法采集并分析英文文献数据，所得Q值、S值分别为0.875 3、0.966 5，说明英文文献聚类结果具有合理性与高置信度。2000—2023年国外冲刷腐蚀领域关键词聚类分析图谱（图3）中有15个聚类，与中文文献相比，英文文献在冲刷腐蚀领域的研究方向更为宽泛，分类更为明确，主要包括Cavitation Erosion （气蚀）、Tribocorrosion（摩擦腐蚀）、Slurry Erosion（泥浆冲蚀）、CO₂ Corrosion（CO₂腐蚀）、Hot Corrosion（热腐蚀）等。基于聚类图谱发现现有研究均采用微观结构表征以分析冲刷腐蚀过程。

图3 2000—2023年英文文献冲刷腐蚀领域关键词聚类分析图谱Fig. 3 Clustering analysis of key words in erosion-corrosion research in English literature (2000–2023)

大量冲刷腐蚀领域的研究基于Thermal Spray（热喷涂）开展，但其与冲刷腐蚀的直接关联性不强，所以挑选除其之外冲刷腐蚀领域的英文关键词排名前6的聚类（表2）进行分析。“气蚀”聚类强调通过表面复合体与压电陶瓷技术改善材料的耐磨与抗腐蚀性能。“CO₂腐蚀”聚类中的电化学特性与较高的LLR值关联，电化学方法以及腐蚀产物膜是该领域的研究热点之一。“摩擦腐蚀”聚类突显了摩擦腐蚀机制的重要性，特别是氧化膜的形成如何影响材料表面的摩擦与磨损行为。“泥浆冲蚀”聚类侧重于研究固体颗粒对材料表面侵蚀影响以及材料的微观结构如何影响侵蚀行为等，另外对于冲击角度关注度也较高。“耐腐蚀性”聚类聚焦于通过涂层技术、表面处理、材料微观结构和腐蚀机理研究，提升材料在复杂环境中的抗冲刷腐蚀性能。“热腐蚀”聚类则探讨高温条件下材料的氧化与腐蚀行为以及热障涂层的保护作用。

表2 2000—2023年英文文献冲刷腐蚀领域关键词排名前6的聚类分析表Table 2 Clustered analysis of top 6 key words in erosion-corrosion research in English literature (2000–2023)

通过比较冲刷腐蚀领域中英文文献的聚类关键词，发现英文聚类多聚焦于具体的技术处理与应用，如电化学噪声技术与高熵合金涂层，展现了高度的专业化以及对尖端技术的深入研究。中文聚类则更倾向于探讨广泛的材料类别和基本属性，关注材料的理论性能与传统实验方法，强调对材料的基础研究与综合性能的分析。

共现分析通过采用共词、同被引及合作等方法实现对共现信息的定量分析，反映出研究对象间的关联程度，并通过分析共现关系揭示科学研究发展^[39]。共现分析主要分为同质共现与异质共现。其中，同质共现包括作者共现、关键词共现及机构共现。异质共现则涉及两种或两种以上元素之间的分析，如作者与关键词共现、文献与被引期刊共现等^[40]。

3.1 关键词共现

基于对2000—2023年中英文文献冲刷腐蚀领域关键词共现（表3）分析发现，该领域的研究整体上节点密集且跨度长，具有良好的可持续性和推进性。中文文献高频关键词包括冲刷腐蚀、腐蚀、冲蚀、磨损腐蚀及腐蚀机理等。英文文献高频关键词为Mechanisms（机理）、 Wear Eehavior（磨损行为）及 Tribocorrosion（腐蚀磨损）等。在共现分析中，常将中心性大于0.1的关键词视作该领域的中心话题。中文文献中心话题包括不锈钢、碳钢、磨损腐蚀、冲刷腐蚀以及两相流等，而英文文献中心话题主要围绕Abrasive Wear（磨料磨损）、Wear Behavior（磨损行为）、Mechanisms（机理）、 Metals（金属）、Synergy（协同）、Chloride（氯化物）、Electrochemical Impedance（电化学阻抗）等展开。其余关键词则基于中心话题向外拓展延伸。可见，国内外的早期研究主要集中于不锈钢与碳钢材料腐蚀的基础理论。然而，国外早期已经开始使用电化学、微结构表征等手段揭示冲蚀与腐蚀机理。同时，国外在冲刷腐蚀防护方面对陶瓷涂层的研究也早于国内。

表3 2000—2023年中英文文献冲刷腐蚀领域关键词共现统计表Table 3 Statistics of key word co-occurrence in erosion-corrosion research in Chinese and English literature (2000–2023)

3.2 作者共现

对国内外冲刷腐蚀领域研究学者分别进行共现分析（图4、图5）。由于中国该领域的学者数量庞大，故仅选取过滤节点数小于5的合作者进行共现绘图，过滤节点数越小，筛选出的学者学术影响力越大。图中圆圈的面积代表了该合作者的参与度及影响力，连接线强调学者之间有共同发表论文的直接合作关系，颜色深浅代表论文发表时间不同。国内冲刷腐蚀领域中具有较高影响力的学者包括邢建东、郑玉贵、侯健、张安峰、彭文山等。从时间线上可见，冲刷腐蚀领域的学者合作交流较为紧密，并形成了以权威专业学者为核心的相对较为排斥的合作团体。在2010年之前国外该领域具有较高影响力的学者主要有 Neville^[41−42]，Prakash^[43]、Mischler^[44]等。2010年以后，郑玉贵^[45]、洪晟^[46−47]、徐云泽^[48−50]等在该领域逐渐展现出高影响力。大量中国学者增加在外文期刊上的文章发表数量，侧面说明了中文期刊发文量较少的原因。

图4 2000—2023年中文文献冲刷腐蚀领域作者共现图谱Fig. 4 Author co-occurrence map for erosion-corrosion research in Chinese literature (2000–2023)

图5 2000—2023年英文文献冲刷腐蚀领域作者共现图谱Fig. 5 Author co-occurrence map for erosion-corrosion research in English literature (2000–2023)

3.3 机构共现

对国内外的研究机构进行共现分析，以1年为1个时间切片，通过分析国内外机构在冲刷腐蚀领域发表论文的被引用频次，评估其学术影响力，并据此绘制影响力的可视化图（图6），直观展示各机构的学术地位。此外，利用学术合作网络中的度中心性和接近中心性指标，进一步量化机构在合作网络中的重要性。度中心性反映了一个机构与其他机构的直接联系强度，而接近中心性则衡量机构在网络中的信息传播效率。通过这些指标的分析绘制全面的可视化图，展示国内外机构在学术合作和信息传播中的相对影响力。图中圆形面积大小代表文献发表数量，连接线代表机构之间有共同发表论文的直接合作关系。中文文献中影响力较高的组织机构（图6a）包括中国科学院金属研究所、中国特种设备检测研究院、北京化工大学、中国石油大学（北京）、中船重工725研究所等。英文文献中影响力较高的机构（图6b）则包括Chinese Academic of Sciences Institute of Mental Research（中国科学院金属研究所）、Indian Institute of Technology System（印度理工学院）、 University of Science & Technology Beijing （北京科技大学）、National Institute of Technology（新西兰国立理工学院）、University of Strathclyde（英国思克莱德大学），University of Tulsa（美国塔尔萨大学）、University of Manchester（英国曼彻斯特大学）等。对比在冲刷腐蚀领域国内外具有影响力的机构发现，中国学者近年发展迅速并在国际领域取得了一定影响力。

图6 2000—2023年中英文文献冲刷腐蚀领域机构共现图谱Fig. 6 Organization co-occurrence map for erosion-corrosion research in Chinese and English literature (2000–2023)

3.4 文献共被引共现

中文数据库暂不支持提取被引文献相关数据，因此仅分析外文共被引数据。根据2000—2023年国外冲刷腐蚀领域排名前10篇的文献共被引共现（表4）可知，该领域研究热点包括气蚀、腐蚀磨损、泥浆冲蚀、CO₂腐蚀、高熵合金的空化冲蚀等。特别是在10篇高共被引论文中，综述类论文占多数，这是因为综述论文更具有基础性，可为不同的研究方向提供相应的学术参考。另外，技术类论文研究方向更为精细化、专业化，关注关键问题实际应用研究。Wood等^[51]通过空蚀、摩擦腐蚀及滑动磨损测试，研究了Ni-Al青铜表面膜的稳定性及其对腐蚀-磨损行为的影响，并强调了时空因素、多因素相互作用、表面与亚表面分析及协同效应量化的重要性。Xu等^[52]采用阵列电极和旋转圆盘法研究了X65钢在模拟湍流条件下流动加速腐蚀与侵蚀腐蚀的启动、传播过程，揭示了电化学阳极与机械侵蚀之间的相互作用。Hong等^[53]主要关注超音速火焰喷涂涂层在空蚀-腐蚀协同作用下的性能，特别是在超音速火焰喷涂技术制备的 WC-CoCr、FeCrSiBMn涂层下空蚀与腐蚀协同作用的影响。Mischler等^[54]研究了CoCrMo合金在生物医学植入物中的磨损情况，将腐蚀磨损背景置于生物材料中，并评估摩擦腐蚀对其性能的影响。另外，查询与统计共被引共现文献刊登期刊可见，冲刷腐蚀领域较具影响力的期刊主要有Tribology International、Corrosion Science、Wear、Journal of Alloys and Compounds等。

表4 2000—2023年国外冲刷腐蚀领域排名前10的文献共被引共现表Table 4 Co-citation co-occurrence of top 10 foreign literature on erosion-corrosion research (2000–2023)

突现分析可以识别研究领域中出现的热点与趋势，揭示文献中潜在的研究突破与新兴话题。Kleinberg^[55]提出的突现热点检测算法，通过监测词频增长率的突变，能够有效捕捉期刊引用频次变化的异常波动，并将这种变化定义为“突现强度”，从而识别在短时间内迅速崛起的研究主题或领域。通过分析2000—2023年国内外冲刷腐蚀领域排名前15的突现热点关键词及其强度（表5）可以看出：①2001—2009年早期阶段，国内关注碳钢、高锰钢、高铬铸铁钢等的基础腐蚀机理与磨损机制。冲击磨损、冲击功、腐蚀磨损等也逐渐成为研究热点。值得注意的是，此阶段磨损机制突现强度高达7.47，大量实验数据与理论分析支持下的研究深化了对磨损过程中切削作用、犁割作用等关键环节的理解。研究者通过精细化的实验设计，揭示了磨损过程中材料与环境相互作用的复杂性，进一步推动了腐蚀磨损机制的理论发展。此外，不同合金成分与结构对磨损行为的影响也得到了系统的研究，为后续材料的优化与应用提供了理论依据。②2015年之后，冲刷腐蚀领域的研究逐渐聚焦于具体腐蚀现象的解析，尤其是点蚀与钝化膜的形成、破坏过程。这一时期的研究不仅深化了对腐蚀与磨损相互作用的理解，还进一步探索了材料在复杂流动与腐蚀环境中的行为特征。同时，数值模拟在冲刷腐蚀研究中的应用突现强度达到5.08，可见这一领域正在进入迅速发展阶段。早期在腐蚀机理、磨损机制及冲蚀过程中的理论积累为通过数值模拟手段精确模拟与预测冲刷腐蚀演化过程提供了基础。数值模拟的发展加深了对冲刷腐蚀现象的认识，也为优化材料选择与改善抗腐蚀性能提供了强有力的工具。国外对于冲刷腐蚀领域的相关研究早于国内。在2001—2011年，国内外主要关注点保持一致，热点词均为Wear（磨损）、Alloys（合金）、Mechanisms （机制）、Iron（铁）、Corrosion（腐蚀）、Abrasion（磨损）、Stainless steels（不锈钢）及Masstransfer（传质）等，主要集中于对不同材料磨损机制的研究。然而，从2015年开始，随着中国学者在外文期刊发表数量激增，基于激光熔覆手段制备高熵合金涂层的空化侵蚀腐蚀行为和协同作用机制的研究日益增长，该研究问题逐渐成为热点。

表5 2000—2023年国内外冲刷腐蚀领域排名前15的突现热点关键词及其强度表Table 5 Top 15 burstkey terms and their intensity in erosion-corrosion research in Chinese and English literature (2000–2023)

通过文献计量法对2000—2023年冲刷腐蚀领域国内外的相关文献进行聚类、共现、突现研究，总结并分析了冲刷腐蚀领域的研究热点与发展历程。通过关键词聚类、关键词共现、合作者共现、机构共现、文献共被引共现以及突现分析得到以下结论：

1） 国内外学者通过构建冲蚀-腐蚀图与瞬态电化学特征响应，揭示了冲刷腐蚀的复杂协同作用机理。国外对于冲刷腐蚀研究的焦点已逐渐转向高熵合金、耐磨耐蚀涂层及先进复合材料的开发应用，并逐渐向精细微观机制探讨及多尺度建模的方向发展。然而，冲蚀磨损与冲刷腐蚀的本质区别常常被忽视，未来应在明确研究目标的基础上，精细区分冲蚀与腐蚀过程，根据不同机制或应用场景开展专业化研究。

2） 冲刷腐蚀领域的国内学者合作紧密，逐渐形成了较为权威的专业学者聚类，但通过学者间共同发表论文的直接合作情况可以看出，不同学者聚类之间的联系不够紧密。进一步加强不同学者聚类之间的学术交流，开展腐蚀领域不同研究方向的合作是未来需要关注的重点内容。另外，在冲刷腐蚀领域，很多国内学者倾向于在国际期刊上发表研究成果，该趋势在2010年之后更为明显，说明在该领域中国与国际水平仍存在一定差距，应进一步加强基础性与目标导向性的研究，强化原创性理论与技术突破。但是，由于国内学者关注在外文期刊上发表论文，所以中国在该领域的学术机构及高等院校国际影响力正在不断提高。

3） 多相流条件下尤其是在石油天然气管道、海洋工程等多相流复杂工程环境中，冲蚀与腐蚀的协同作用及其损伤机理的研究尚处于初步阶段。未来，研究应加强微观机制、表面损伤及反应动力学等方面的基础理论研究，重点聚焦于多相流环境中冲蚀与腐蚀的协同作用，探索其微观机制与宏观行为的耦合效应。另外，加强不同材料在特定环境下的适应性研究，加大新型抗腐蚀材料、涂层、智能防护材料的研发，以提高设备在冲刷腐蚀环境中的耐久性。在此基础上，开发更加精确的损伤模型与预测方法，提高早期预警准确度与安全防护技术成熟度。