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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,第三級,第四級,第五級,材料腐蝕與防護(hù)導(dǎo)論,Introduction to Corrosion and Protection of Materials,廈門大學(xué)材料科學(xué)與工程系,目 錄,第一章 緒論（,2,h),1.1,腐蝕的基本概念,1.2,研究腐蝕的重要性,1.3,腐蝕的分類及破壞形式,1.4,腐蝕的速度表示方法,1.5,研究腐蝕的內(nèi)容和任務(wù),第二章 金屬腐蝕的熱力學(xué)概念,(2,h),2.1,電極電位,2.2,金屬腐蝕傾向的判斷,2.3,電位,-,pH,圖,2.4,腐蝕原電池模型,第三章 金屬腐蝕過程動(dòng)力學(xué),(4,h),3.1

2、,腐蝕速度與極化現(xiàn)象,3.2,電化學(xué)極化,3.3,濃度極化,3.4,電阻極化,3.5,陽極極化與陰極極化,第四章 金屬的鈍性,(2,h),4.1,金屬鈍化現(xiàn)象,4.2,金屬鈍化理論,4.3,影響金屬鈍化的因素,第五章 金屬局部腐蝕,(6,h),5.1,電偶腐蝕,5.2,點(diǎn)腐蝕,5.3,縫隙腐蝕,5.4,晶間腐蝕,5.5,應(yīng)力腐蝕開裂,5.6,氫脆,5.7,腐蝕疲勞,5.8,磨損腐蝕,目 錄（續(xù)）,第六章 若干重要環(huán)境中的腐蝕,(4,h),6.1,大氣腐蝕,6.2,海水腐蝕,6.3,土壤腐蝕,6.4,化工環(huán)境下的腐蝕,第七章 非金屬材料的腐蝕,(4,h),7.1,有機(jī)聚合物的腐蝕,7.2,無機(jī)材

3、料的腐蝕,第八章 金屬腐蝕的控制方法,(6,h),8.1,合理的選材,8.2,合理的設(shè)計(jì),8.3,電化學(xué)保護(hù),8.4,表面處理和表面涂覆,8.5,環(huán)境的介質(zhì)處理,8.6,緩蝕劑,8.7,襯里,8.8,綜合保護(hù),30,h,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,1.1,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；,我國商代（,3000,年前）發(fā)明錫青銅；出土鐵器可見古人防蝕成就。,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,材料腐蝕司空見慣，無所不在，無時(shí)不有,

4、十分普遍,.,材料的腐蝕與防護(hù)的重要性已成共識。,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),/,無機(jī)材料,化學(xué)變化（老化,/,風(fēng)化,),。,傳統(tǒng)腐蝕定義,金屬與周圍環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)作用而引起腐蝕破壞；,廣義腐蝕定義,材料和材料性質(zhì)在與其所處的環(huán)境介質(zhì)作用下發(fā)生退化變質(zhì)的現(xiàn)象。,礦石,（穩(wěn)定）,金屬,（不穩(wěn)定）,冶煉,(,能量,),腐蝕（能量）,自發(fā)過程,能量差,腐蝕驅(qū)動(dòng)力,材料的源泉和歸宿,資源,/,環(huán)境,腐蝕破壞,資源,/,環(huán)境負(fù)荷,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

5、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)國際權(quán)威統(tǒng)計(jì),-,金屬年產(chǎn)量的,1/3,受腐蝕報(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,Hoar,報(bào)告和美國,NBS,報(bào)告,),估計(jì)：,每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國民經(jīng)濟(jì)總值,2-4%,表,1.,工業(yè)發(fā)達(dá)國家,1984,年腐蝕損失統(tǒng)計(jì),國別,腐蝕損失,GNP%,美國,2000,億美元,4,前蘇聯(lián),147,億盧布,2,聯(lián)邦德國,30

6、0,億馬克,3,英國,100,億英鎊,3.5,法國,1150,億法郎,1.5,日本,150,億美元,1.8,表,2.,美國腐蝕損失逐年增加,人均損失：,1100,美元,/,人,.,年,3000,億中,2000,億美元可避免,美元（億）,1995,年,局部地區(qū)行業(yè)（化工機(jī)械）調(diào)查,腐蝕損失達(dá),4%,GNP,。,國家科委對化工調(diào)查,1980,年腐蝕損失為,3.9%,GNP,專家估計(jì),我國每年腐蝕損失約,4000,億元。,應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)可挽回,30,損失（,1200,億元）,沿?；蚝u城市的腐蝕比內(nèi)陸城市的腐蝕嚴(yán)重,5,-10,倍。,材料腐蝕破壞造成的損失,所有自然災(zāi)害造成的損失。,我國狀況,間接損失

7、,停工停產(chǎn)、泄漏導(dǎo)致成品流失、產(chǎn)品質(zhì)量下降、突發(fā)事故、人身安全、技術(shù)故障、環(huán)境污染,。,(1979,我國石油液化氣罐泄漏爆炸，亡幾十人，直接損失,630,萬；,1985.8.12,日本波音,747,飛機(jī)因,SCC,機(jī)毀，亡,500,余人,),電廠鍋爐一根熱交換管價(jià)值不高，但因?yàn)楦g引起爆炸可導(dǎo)致停電，使大片工廠停工停產(chǎn)，損失巨大。,金屬結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比金屬材料昂貴，如汽車、船舶、飛機(jī)、精密儀器、大規(guī)模集成電路等腐蝕破壞造成的損失更為慘重,間接損失難估算，間接損失,直接損失。,材料腐蝕破壞的危害,腐蝕,人力、財(cái)力、資源耗歇；,腐蝕,環(huán)境污染、生態(tài)破壞,腐蝕,自然資源破壞；,腐蝕,阻礙新技術(shù)發(fā)展,（三大合

8、成、飛船登月）,；,腐蝕,突發(fā)事故、人身安全；,腐蝕,影響人類文明進(jìn)步及可持續(xù)發(fā)展。,全球資源枯竭時(shí)間預(yù)測,年代,2050,年,2070,年,2080,年,2120,年,礦產(chǎn)資源,一般礦產(chǎn),金屬,石油,/,天然氣,煤,礦物能源,石油,天然氣,煤,鈾,確認(rèn)儲量,1368,億,t,1380000,億,m,3,10390,億,t,200,萬,t,1992,年產(chǎn)量,6800,億,t,21600,億,t,46.5,億,t,2.7,萬,t,按,92,年需求開采,46,年,64,年,219,年,74,年,按,00,年需求開采,25,年,56,年,按,2010,需求開采,15,年,全球礦物能源儲量及開采年數(shù)預(yù)

9、測,973,、,863,、國家基金重大項(xiàng)目,.,國家戰(zhàn)略計(jì)劃,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,選擇性腐蝕,.,無機(jī)材料腐蝕,高分子材料腐蝕,氧化,/,水解,/,取代,/,交聯(lián),溶脹,/,溶解,應(yīng)力開裂,環(huán)境老化,滲透溶解,(,增塑,/,穩(wěn)定）,生物腐蝕,表面腐蝕,內(nèi)部腐蝕,SiO,2,NaSiO,3,/SiF,4,Ca(OH),2,Ca(CO),3,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)力腐蝕開裂,氫致開裂,腐蝕疲勞,磨損腐蝕,摩擦腐蝕,1.3,腐蝕的分類及腐蝕形式,金屬材料腐蝕,環(huán)境 大氣腐蝕

10、、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,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、陽反應(yīng)相對獨(dú)立，同時(shí)進(jìn)行，陰、陽極區(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。,Al,AlCl,4,CCl,4,Me,Me,n+,H,+,-H,2,e,e,Al CCl,4,AlCl,4,導(dǎo)電介質(zhì),非導(dǎo)電介質(zhì),（,1,）應(yīng)力腐蝕破裂,:,內(nèi),/,外應(yīng)力作用腐蝕開裂，沿晶,/,穿晶腐蝕,開裂,;,（,2,）小孔

11、,(,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，金屬變脆，應(yīng)力下發(fā)生脆裂,。,局部腐蝕 腐蝕集中，陰、陽極區(qū)明顯可分,均勻腐蝕,-,陰、陽極區(qū)交替發(fā)生，不可區(qū)分,1.4,金屬腐蝕速度的表示法,材料腐蝕重量、厚度、表面狀態(tài)、力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)及電極過程等發(fā)生變化?？杀硎酒骄g率：,1

12、.,重量指標(biāo)：,W,1,W,2,V,w,=g/m,2,.h,S T,V,w,重量指標(biāo)的腐蝕速率，克,/,平方米,.,小時(shí),W,1,腐蝕前重量,W,2,腐蝕后重量（去除腐蝕產(chǎn)物）,S,樣品面積,T,腐蝕時(shí)間,2.,深度指標(biāo)：,L,1,L,2,V,1,=mm/y,t,V,l,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,w,與,V,1,互換,：,24365,V,1,=V,W,g/m,2,.h =8.76 V,W,/,(mm/y),10,3,材料密度,(,g/cm,3,),根據(jù)年腐蝕深度，材料耐蝕性可分三級：,一級 耐蝕,1.0,mm/y,3.,電

13、流指標(biāo)：,由法拉第定律：,W=,Q=,It,W,電極產(chǎn)出量,克,;,=,M/n F,電化學(xué)當(dāng)量,克,/,庫侖,;,Q,電量,庫侖,;,I,電流，安培；,t,時(shí)間，秒,W=,I t=M I,a,t/n F V,i,=,W/t,V,i,=M,I,a,/n F=(M,i,a,/n x 26.8)x 10,4,g/m,2,.h,I,a,=V,i,(n/M)26.810,-4,（,A/cm,2,）,舉例：,Fe,Fe,2+,+2e,已知：,I,：,1.0,mA,A,：,10 cm,2,M=55.8 g,V,i,=55.8g1.0,mA,/226.8 A.h10 cm,2,10,4,=1.04 g/m,2

14、,.h,F,法拉第（,96500,庫侖）或,26.8,A.H,，,M,原子量；,n,化合價(jià),;,A,單位面積。,1.5,學(xué)科概況、研究內(nèi)容及任務(wù),交叉性,綜合性,復(fù)雜性,多學(xué)科,材料腐蝕科學(xué),/,防護(hù)技術(shù),材料科學(xué),金屬學(xué),工程力學(xué),電化學(xué),高聚物,計(jì),算,機(jī),數(shù),理,化,學(xué),生,物,表面科學(xué),固體物理,無機(jī)材料,學(xué)科的形成與發(fā)展,U.R.Evans(,英,),現(xiàn)代腐蝕科學(xué)奠基人,A.H.,pymkinh,(,蘇,),P.B.,Akumob,(,蘇,),M.,Pourbaix,(,比,),現(xiàn)代腐蝕科學(xué)作出卓越貢獻(xiàn),H.,Ulihg,(,美,),C.Wagner(,德,),T.P.Hoar(,英

15、,),50,年代 腐蝕與防護(hù)分組，列入國家發(fā)展規(guī)劃,60,年代國務(wù)院學(xué)科組，制定學(xué)科發(fā)展規(guī)劃，列入重點(diǎn)學(xué)科,70,年代中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會,80,年代中國科學(xué)院腐蝕與防護(hù)研究所,現(xiàn),從事材料腐蝕與防護(hù)高校，研究所有數(shù)十家，學(xué)者及工程師達(dá)數(shù)千人。,課程與人才,高校必修課,物理化學(xué)、材料學(xué)、化工、冶金等,國際腐蝕控制會議（,ICC,）,每三年一次,亞太腐蝕控制會議（,APCCC,）,每二年一次,美國腐蝕工程師會議（,NACE),每年一次,歐洲腐蝕聯(lián)盟會議（,EC),每年一次,國際電化學(xué)會議（,ISE),每年一次,美國電化學(xué)會議（,ECS),每年二次,海峽兩岸材料腐蝕與防護(hù)會議,每年二次,中國腐蝕與防

16、護(hù)專業(yè)學(xué)術(shù)會議,每年二次,學(xué)術(shù)會議,Corrosion Science,British Corrosion Journal,Corrosion Prevention and Control,Anti-Corrosion,Electrochimica Acta,Corrosion,Materials Performance,Journal of the Electrochemical Society,Oxidation of Metals,Progress in Organic Coatings,Journal of Materials Science,Corrosion Abstracts,日本防蝕技術(shù),材料與環(huán)境,防鈷管理等,中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào),腐蝕與防護(hù),石油化工設(shè)備,材料保護(hù),(,武漢,),腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),化工新材料,化工腐蝕與防護(hù),防護(hù)包裝,化工機(jī)械,化工防腐蝕咨詢服務(wù),物理化學(xué),金屬學(xué)報(bào),材料科學(xué)進(jìn)展,電化學(xué),防腐蝕,英：腐蝕科學(xué)學(xué)會、金屬學(xué)會、腐蝕工藝學(xué)會、電化學(xué)會；美：腐蝕工程師協(xié)會,(,NACE),、,電化學(xué)會、材料學(xué)會、日本：防蝕協(xié)會、防銹技術(shù)協(xié)會等；歐洲：歐洲腐