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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,1,第一章 緒論,材料腐蝕與防護(hù)基本概念,材料腐蝕與防護(hù)重要性,腐蝕速度的表示,學(xué)科的發(fā)展慨況,1第一章 緒論 材料腐蝕與防護(hù)基本概念,2,1.1

2、,腐蝕的基本概念,歷史悠久,古希臘,Herodus,和古羅馬,Plinins,在,2000,年前已提出用錫防止鐵生銹；我國(guó)商代（,3000,年前）發(fā)明錫青銅；出土鐵器可見(jiàn)古人防蝕成就。,18,世紀(jì)工業(yè)發(fā)展,腐蝕與防護(hù)學(xué)科形成、發(fā)展。,普遍性,材料腐蝕司空見(jiàn)慣，無(wú)所不在，無(wú)時(shí)不有,十分普遍,.,材料的腐蝕與防護(hù)的重要性已成共識(shí)。,必然性,熱力學(xué)觀點(diǎn)，一切材料在環(huán)境作用下,將逐漸自發(fā)地腐蝕、變質(zhì)、退化。金屬,由元素狀態(tài)轉(zhuǎn)變成金屬化合物,(,生銹,),，有機(jī),/,無(wú)機(jī)材料,化學(xué)變化（老化,/,風(fēng)化,),。,21.1 腐蝕的基本概念 普遍性 必然性,3,春秋戰(zhàn)國(guó),18,世紀(jì),19,世紀(jì),20,世紀(jì),青

3、銅劍、箭鏃,含鉻表面涂層,大漆,防腐涂料,金屬的氧化、溶解、鈍化,鐵的鈍化膜形成歷程、金屬溶解的電化學(xué)本質(zhì)、,腐蝕微電池特征、金屬在酸中溶解的動(dòng)力學(xué),獨(dú)立學(xué)科，腐蝕歷程的基本電化學(xué)規(guī)律，腐,蝕科學(xué)的基本理論：現(xiàn)代腐蝕科學(xué),37,腐蝕科學(xué)的發(fā)展歷史,3春秋戰(zhàn)國(guó)青銅劍、箭鏃 含鉻表面涂層,4,38,1748,羅蒙諾索夫,1790,凱依爾,1830,德,.,拉,.,里夫,1833,法拉第,1840,1881,卡楊捷爾,1913,金屬的氧化,（質(zhì)量不滅定律,推翻了,“,熱素,”,說(shuō)）,鐵在硝酸中的鈍化,金屬腐蝕微電池,電解定律,腐蝕量化計(jì)算,熱鍍鋅保護(hù)鋼板獲得專利,金屬在酸中的溶解動(dòng)力學(xué),鎳、鉻不銹鋼

4、開(kāi)始獲得實(shí)際應(yīng)用,1920-,伊文思,瓦格納,布拜,腐蝕極化圖,混合電位理論,電位,-pH,圖,尤里格、方坦納、阿基莫夫、費(fèi)魯姆金,4381748 羅蒙諾索夫金屬的氧化1920-伊文思腐,5,越王勾踐寶劍,5越王勾踐寶劍,6,曾侯乙編鐘（戰(zhàn)國(guó)）,6曾侯乙編鐘（戰(zhàn)國(guó)）,7,斷,裂：強(qiáng)度、力學(xué)破壞、瞬間破壞,磨,損：表面、力學(xué)-摩擦損壞、緩慢,腐,蝕：表面、化學(xué)-力學(xué)損壞、不可再生,材料失效的基本形式,7斷 裂：強(qiáng)度、力學(xué)破壞、瞬間破壞磨 損：表面、,8,礦石,（穩(wěn)定）,金屬,（不穩(wěn)定）,冶煉,(,能量,),腐蝕（能量）,自發(fā)過(guò)程,能量差,腐蝕驅(qū)動(dòng)力,8礦石金屬冶煉腐蝕（能量）能量差,9,塑料發(fā)脹

5、或開(kāi)裂,木頭干裂或腐爛,花崗巖風(fēng)蝕,水泥剝離脫落,材料,+,化學(xué),+,力學(xué),腐蝕,腐蝕的定義,腐蝕(corrosion)源于拉丁文,“,corrdere,”,，意即,“,損壞,”,、,“,腐爛,”,20世紀(jì)60年代前，材料腐蝕的定義只局限于金屬,生銹：鐵及鐵基合金生成以水合氧化鐵為主的腐蝕,腐蝕的概念逐步涉及到整個(gè)材料領(lǐng)域,9塑料發(fā)脹或開(kāi)裂花崗巖風(fēng)蝕材料 +化學(xué) +力學(xué)腐,10,10,廣義的腐蝕,材料在服役損壞過(guò)程中，腐蝕與磨損、腐,蝕與斷裂往往協(xié)同進(jìn)行，甚至三種損壞同時(shí)發(fā),生。廣義的腐蝕包括了腐蝕與磨損、斷裂等的,協(xié)同作用，是一個(gè)交叉學(xué)科的領(lǐng)域。,腐蝕的定義,1010 廣義的腐蝕材料在服役損

6、壞過(guò)程中，腐蝕與磨損、,11,材料損傷,宏觀上：材料質(zhì)量流失、強(qiáng)度退化,微觀上：組織、結(jié)構(gòu)或價(jià)態(tài)的改變,腐蝕的定義,腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和物理,作用產(chǎn)生的損壞或變質(zhì)現(xiàn)象。腐蝕包括化學(xué)、電化,學(xué)與機(jī)械因素或生物因素的共同作用。,環(huán)境介質(zhì)：材料-環(huán)境交互作用,表面/界面現(xiàn)象,自發(fā)現(xiàn)象,11 材料損傷宏觀上：材料質(zhì)量流失、強(qiáng)度退化,12,三個(gè)基本要素,腐蝕的對(duì)象,腐蝕的性質(zhì),腐蝕的后果,耐蝕性,指材料抵抗環(huán)境介質(zhì)腐蝕的能力,腐蝕性,指環(huán)境介質(zhì)腐蝕材料的強(qiáng)弱程度,12三個(gè)基本要素腐蝕的對(duì)象腐蝕的性質(zhì)腐蝕的后果耐蝕性 指,13,13,14,（2）普遍性,純金屬最低能級(jí)狀態(tài)一般為其化合物（除

7、,Au,、,Pt,）,普遍存在的空氣和水是兩類主要腐蝕環(huán)境,（,O,2,、,H,+,）,腐蝕的特點(diǎn),14（2）普遍性純金屬最低能級(jí)狀態(tài)一般為其化合物（除普遍存在,15,（3）隱蔽性,發(fā)展速度緩慢,不銹鋼在海水中點(diǎn)蝕：,10,年孕育期,表現(xiàn)形式不易被發(fā)覺(jué),生銹：容易觀察,應(yīng)力腐蝕斷裂：表面光亮如新,內(nèi)部滿布裂紋,腐蝕的特點(diǎn),15（3）隱蔽性 不銹鋼在海水中點(diǎn)蝕：10年孕育期表,16,1.2,研究腐蝕與防護(hù)的重要意義,直接損失,材料、構(gòu)件、設(shè)備的直接腐蝕破壞；防止腐蝕或延緩腐蝕的投入（高耐腐蝕材料、表面處理、涂覆、電化學(xué)保護(hù)、環(huán)境介質(zhì)處理等），可估算。,據(jù)國(guó)際權(quán)威統(tǒng)計(jì),-,金屬年產(chǎn)量的,1/3,受

8、腐蝕報(bào)廢，其中,2/3,尚可回爐,即約,10,金屬永久腐蝕損失。,全世界金屬產(chǎn)量約為,10,億噸，損失,1,億噸,/,年,我國(guó)金屬年產(chǎn)量達(dá),1,億噸，損失,0.1,億噸,/,年,據(jù)權(quán)威報(bào)告,(,英國(guó),Hoar,報(bào)告和美國(guó),NBS,報(bào)告,),估計(jì)：每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總值,2-4%,161.2 研究腐蝕與防護(hù)的重要意義,17,材料腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失,腐蝕事故危及人身安全,腐蝕造成資源和能源的浪費(fèi),腐蝕引起環(huán)境污染,腐蝕造成的危害,17材料腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失腐蝕造成資源和能源的浪費(fèi)腐,18,1,鋼鐵工業(yè)腐蝕掉大量的鋼鐵,每年腐蝕：大約1020的金屬年產(chǎn)量,2003年鋼

9、產(chǎn)量,世界：9.625億噸,中國(guó)：2.2億噸,美國(guó)：0.914億噸,世界每年腐蝕掉的鋼,美國(guó)的鋼產(chǎn)量；,中國(guó)一年被腐蝕掉的鋼,=,一大型鋼鐵企業(yè)年產(chǎn)量,腐蝕造成的危害,181 鋼鐵工業(yè)腐蝕掉大量的鋼鐵每年腐蝕：大約1020,19,鋼軌的銹蝕、磨損,機(jī)車(chē)底架：側(cè)梁鉚釘頭被局部腐蝕穿透,機(jī)車(chē)氣缸：氣缸套壁空泡腐蝕：,9mm,5mm,，甚至穿透,帶來(lái)極大的事故隱患,!,2300,萬(wàn)噸,x,1,%/,年,=,23,萬(wàn)噸,/,年,每年使用,120,萬(wàn)噸：,1/5,被腐蝕,18,腐蝕造成的危害,2,交通運(yùn)輸：,鐵軌、機(jī)車(chē)部件的腐蝕和磨蝕；,飛機(jī)零部件的高溫腐蝕和應(yīng)力腐蝕；,船舶在海洋環(huán)境中的腐蝕；,19鋼

10、軌的銹蝕、磨損帶來(lái)極大的事故隱患!腐蝕造成的危,20,海洋環(huán)境中：海水腐蝕介質(zhì)、海洋大氣腐蝕介質(zhì)、,海水沖刷、,復(fù)雜波動(dòng)載荷等；,船舶腐蝕：船體銹蝕、螺旋槳葉片電偶腐蝕、,水線腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。,腐蝕造成的危害,20 海洋環(huán)境中：海水腐蝕介質(zhì)、海洋大氣腐蝕介質(zhì)、海水沖,21,21,22,22,23,23,24,25,腐蝕造成的危害,導(dǎo)電電路,絕緣層,硅襯底,元件結(jié)構(gòu),集成電路示意及照片,5,機(jī)械電子,2425腐蝕造成的危害導(dǎo)電電路元件結(jié)構(gòu)集成電路示意及照片5,25,25,26,1.3,腐蝕的分類及腐蝕形式,材料腐蝕破壞,局,部,腐,蝕,均,勻,腐,蝕,點(diǎn)腐蝕,縫隙腐蝕,晶間腐蝕,電偶腐蝕,選擇

11、性腐蝕,.,無(wú)機(jī)材料腐蝕,高分子材料腐蝕,氧化,/,水解,/,取代,溶脹,/,溶解,應(yīng)力開(kāi)裂,環(huán)境老化,滲透溶解,生物腐蝕,表面腐蝕,內(nèi)部腐蝕,化學(xué)腐蝕,電化學(xué),腐蝕,大氣腐蝕,海水腐蝕,土壤腐蝕,化工腐蝕,生物腐蝕,高溫腐蝕,應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,氫致開(kāi)裂,腐蝕疲勞,磨損腐蝕,摩擦腐蝕,金屬材料腐蝕,261.3 腐蝕的分類及腐蝕形式材料腐蝕破壞局均點(diǎn)腐蝕無(wú),27,高溫腐蝕,1.2%,22%,全面腐蝕,應(yīng)力腐蝕斷裂,19%,腐蝕疲勞,23%,11%,點(diǎn)蝕,8%,晶間腐蝕,6%,磨蝕,2%,8%,其他,各種腐蝕所占比例,氫腐蝕及氫脆,27高溫腐蝕1.2%22%全面腐蝕應(yīng)力腐蝕斷裂11%點(diǎn)蝕,28,環(huán)境

12、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、化工腐蝕,狀態(tài) 干腐蝕、濕腐蝕,力學(xué) 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、疲勞腐蝕、磨損腐蝕,本質(zhì) 化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕,溫度 高溫腐蝕、常溫腐蝕,28環(huán)境 大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、化工腐蝕,29,電化學(xué)腐蝕,最普遍，金屬與導(dǎo)電介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而破壞。其特點(diǎn)：陰、陽(yáng)反應(yīng)相對(duì)獨(dú)立，同時(shí)進(jìn)行，陰、陽(yáng)極區(qū)電荷傳遞，產(chǎn)生等量電流,滿足法拉第定律。,化學(xué)腐蝕,金屬與非電介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)而破壞，有電荷轉(zhuǎn)移但不產(chǎn)生電流。,Me,Me,n+,H,+,-H,2,e,e,導(dǎo)電介質(zhì),Al,AlCl,4,CCl,4,Al,CCl,4,AlCl,4,非導(dǎo)電介質(zhì),29 電化學(xué)腐蝕 最普遍，金屬與導(dǎo)電

13、介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而,30,項(xiàng) 目,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,介 質(zhì),干燥氣體或非電解質(zhì)溶液,電解質(zhì)溶液,能量轉(zhuǎn)換,化學(xué)能與機(jī)械能和熱,化學(xué)能與電功,過(guò)程規(guī)律,化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),電極過(guò)程動(dòng)力學(xué),電子傳遞,反應(yīng)物直接碰撞和傳遞，測(cè)不,出電流,通過(guò)電子導(dǎo)體在陰、陽(yáng)極上的得失，,測(cè)得出電流,反應(yīng)區(qū),在碰撞點(diǎn)上瞬時(shí)完成,在相對(duì)獨(dú)立的陰、陽(yáng)極區(qū)同時(shí)完成,產(chǎn) 物,在碰撞點(diǎn)直接形成,一次產(chǎn)物在電極上形成，二次產(chǎn)物在,一次產(chǎn)物相遇處形成,30項(xiàng) 目化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕介 質(zhì)干燥氣體或非電解質(zhì)溶液,31,局部腐蝕,：只有一部分金,屬遭受腐蝕。腐蝕集中，,陰、陽(yáng)極區(qū)明顯可分,均勻腐蝕,按形態(tài)分類,全面腐蝕,：金屬表面幾乎

14、,全面遭受腐蝕。,陰、陽(yáng)極,區(qū)交替發(fā)生，不可區(qū)分,不均勻腐蝕,31局部腐蝕：只有一部分金均勻腐蝕按形態(tài)分類 全面腐蝕：金屬,32,局部腐蝕,（,1,）應(yīng)力腐蝕破裂,:,內(nèi),/,外應(yīng)力作用腐蝕開(kāi)裂，沿晶,/,穿晶腐蝕,開(kāi)裂,;,（,2,）小孔,(,點(diǎn)腐蝕,):,腐蝕集中在小點(diǎn)位置，深部發(fā)展，可穿孔,;,（,3,）晶間腐蝕,:,腐蝕發(fā)生在晶粒邊界并沿晶界發(fā)展,;,（,4,）電偶腐蝕,:,不同電極電位金屬接觸，某金屬優(yōu)先快速腐蝕,;,（,5,）縫隙腐蝕,:,腐蝕選擇地發(fā)生在縫隙內(nèi)或結(jié)構(gòu)隱蔽位置,;,（,6,）選擇性腐蝕,:,合金中某些組分優(yōu)先溶解，如黃銅脫鋅。,（,7,）氫脆,:H,原子滲入金屬內(nèi)部

15、，金屬變脆，應(yīng)力下發(fā)生脆裂。,32局部腐蝕,33,1.4,金屬腐蝕速度的表示法,1,、失質(zhì)法：當(dāng)腐蝕產(chǎn)物易被清除時(shí)表示為,一、質(zhì)量指標(biāo),(Quality Index),V,失質(zhì)指標(biāo)（,g/m,2,h,）,m,0,試樣腐蝕前金屬的質(zhì)量（,g,）,m,1,試樣發(fā)生腐蝕且清除腐蝕產(chǎn)物后金屬的質(zhì)量（,g,）,S,試樣表面積（,m,2,）,t,腐蝕時(shí)間（,h,）,單位時(shí)間內(nèi)單位表面腐蝕金屬的質(zhì)量表示腐蝕速度，稱為金屬腐蝕的質(zhì)量指標(biāo),。,331.4 金屬腐蝕速度的表示法 1、失質(zhì)法：當(dāng)腐蝕產(chǎn),34,2,增質(zhì)法：,V,+,增質(zhì)指標(biāo),(g/m,2,h);,m,2,帶有腐蝕產(chǎn)物時(shí)金屬的質(zhì)量（,g,）。,增質(zhì)法的

16、最大缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的間接性。所測(cè)得的數(shù)據(jù)包括腐蝕產(chǎn)物的質(zhì)量，通過(guò)分析腐蝕產(chǎn)物，換算有多少金屬材料本身被腐蝕。當(dāng)腐蝕產(chǎn)物復(fù)雜時(shí)，換算也較困難。,342 增質(zhì)法：,35,二、,深度指標(biāo),(Depth Index),金屬的厚度因腐蝕而減少的量，以線量單位表示，并換算成單位時(shí)間時(shí)間的數(shù)值。,L,2,L,1,V,t,=mm/y,t,V,t,深度指標(biāo)的腐蝕速率，毫米,/,年，,L,1,腐蝕前深度,L,2,腐蝕后深度，,t,腐蝕時(shí)間。,V,-,與,V,t,互換：,24365,V,1,=V,-,=8.76 V,-,/,(mm/y),100,2,材料密度,(g/cm,3,),35 二、深度指標(biāo)(Depth Index),36,三、,電流指標(biāo),（,Electric Current Density Method),在金屬的電化學(xué)腐蝕過(guò)程中，金屬被腐蝕的同時(shí)釋放出電子。,釋放電子數(shù)量越多，輸出的電量越多，說(shuō)明金屬被溶解得越多。,金屬電極輸出的電量與金屬電極的溶解量之間的定量關(guān)系用,Faraday,定律表示。,36 三、電流指標(biāo)（Electric Current De,37,根據(jù),Faraday,定律，當(dāng)電極通過(guò)的