材料腐蚀原理及应用

1、材料腐蚀原理及应用材料腐蚀原理及应用东北大学材料研究所东北大学材料研究所李国喜李国喜教学目的与要求教学目的与要求 本课程为材料学、材料加工工程等相关专业硕士研究本课程为材料学、材料加工工程等相关专业硕士研究生专业选修课。生专业选修课。 主要目的：主要目的：通过本课程的学习，使学生初步掌握金属通过本课程的学习，使学生初步掌握金属材料腐蚀的原理与规律、腐蚀研究方法、工程中的腐蚀防材料腐蚀的原理与规律、腐蚀研究方法、工程中的腐蚀防护与控制方法，为在今后材料研究与应用工作中能够进行护与控制方法，为在今后材料研究与应用工作中能够进行正确的工艺路线设计、正确的选材、或者从事腐蚀科学与正确的工艺路线设计、正

2、确的选材、或者从事腐蚀科学与技术的研究奠定基础。技术的研究奠定基础。 要求学生具有物理化学、金属学、电化学、金属材料要求学生具有物理化学、金属学、电化学、金属材料学、力学等专业基础知识。学、力学等专业基础知识。思想工作：工欲善其事，必先利其器。磨刀不误砍柴功。思想工作：工欲善其事，必先利其器。磨刀不误砍柴功。学习的学习的“器器”或或“刀刀”是什么？是什么？就是我们的身体，怎么使其磨就是我们的身体，怎么使其磨“利利”？身体包含身体包含:大脑和身躯大脑和身躯大脑：大脑：硬件（硬件（CPU）：等级）：等级智商、本能智商、本能软件：软件：基本系统：信仰、信念、价值观基本系统：信仰、信念、价值观应用软件

3、：应用软件：动机、思维模式、思维水平动机、思维模式、思维水平身躯：身躯：体力体力精力精力毅力毅力软硬件相互作用软硬件相互作用学习的器或磨刀方法学习的器或磨刀方法端正的动机端正的动机为什么要学为什么要学动力动力高效的方法高效的方法怎么学怎么学学习效率学习效率精力精力怎样保持和提高怎样保持和提高学习时间学习时间动机动机形成有效用的观念形成有效用的观念思路决定出路：为谁学、是苦、是乐、还是必须的？思路决定出路：为谁学、是苦、是乐、还是必须的？设立目标（理想）：目标产生行动设立目标（理想）：目标产生行动目的：目的：获取文凭获取文凭为了实现目标而真正学点知识为了实现目标而真正学点知识兴趣、爱好兴趣、爱好

4、人为什么需要目标人为什么需要目标哈佛大学曾对一群智力、学历、环境等客观条件都差不多的年轻人，做哈佛大学曾对一群智力、学历、环境等客观条件都差不多的年轻人，做过一个长达过一个长达25年的跟踪调查，调查内容为目标对人生的影响，结果发现年的跟踪调查，调查内容为目标对人生的影响，结果发现：27%的人，没有目标；的人，没有目标；60%的人，目标模糊；的人，目标模糊；10%的人，有清晰但比较的人，有清晰但比较短期的目标；短期的目标；3%的人，有清晰且长期的目标。的人，有清晰且长期的目标。25年后，这些调查对象的年后，这些调查对象的生活状况如下：生活状况如下：3%的有清晰且长远目标的人的有清晰且长远目标的人

5、，25年来几乎都不曾更改过年来几乎都不曾更改过自己的人生目标，并向实现目标做着不懈的努力，自己的人生目标，并向实现目标做着不懈的努力，25年后，他们几乎都年后，他们几乎都成了社会各界顶尖的成功人士，他们中不乏白手创业者、行业领袖、社成了社会各界顶尖的成功人士，他们中不乏白手创业者、行业领袖、社会精英；会精英；10%的有清晰短期目标者，大都生活在社会的中上层，他们的共的有清晰短期目标者，大都生活在社会的中上层，他们的共同特征是：那些短期目标不断得以实现，生活水平稳步上升，成为各行同特征是：那些短期目标不断得以实现，生活水平稳步上升，成为各行各业不可或缺的专业人士，如医生、律师、工程师、高级主管等

6、；各业不可或缺的专业人士，如医生、律师、工程师、高级主管等；60%的目标模糊的人，几乎都生活在社会的中下层面，能安稳地工作与生活的目标模糊的人，几乎都生活在社会的中下层面，能安稳地工作与生活，但都没有什么特别的成绩，余下，但都没有什么特别的成绩，余下27%的那些没有目标的人，几乎都生活的那些没有目标的人，几乎都生活在社会的最底层，生活状况很不如意，经常处于失业状态，靠社会救济在社会的最底层，生活状况很不如意，经常处于失业状态，靠社会救济，并且时常，并且时常抱怨抱怨他人、社会、世界。他人、社会、世界。调查者因此得出结论：目标对人生有巨大的导向性作用。成功，在一开调查者因此得出结论：目标对人生有巨

7、大的导向性作用。成功，在一开始仅仅是一种选择，你选择什么样的目标，就会有什么样的人生。始仅仅是一种选择，你选择什么样的目标，就会有什么样的人生。1952年年7月月4日清晨，加利福尼亚海岸笼罩在浓雾之中，在海岸以西日清晨，加利福尼亚海岸笼罩在浓雾之中，在海岸以西21英里英里的卡塔林纳岛上，一个的卡塔林纳岛上，一个34岁的女人涉水下到太平洋中，开始向加州海岸游岁的女人涉水下到太平洋中，开始向加州海岸游过去。要是成功了，她就是第一个游过这条海峡的妇女，这名妇女叫费罗过去。要是成功了，她就是第一个游过这条海峡的妇女，这名妇女叫费罗伦丝伦丝查德威克。在此之前，她是从英法两边海岸游过英吉利海峡的第一名查德

8、威克。在此之前，她是从英法两边海岸游过英吉利海峡的第一名女性。女性。15个小时之后，她很累，身体也冻得发麻。她知道自己不能再游了个小时之后，她很累，身体也冻得发麻。她知道自己不能再游了，就叫人拉她上船。她的母亲和教练在另一条船上，他们都告诉她海岸很，就叫人拉她上船。她的母亲和教练在另一条船上，他们都告诉她海岸很近了，叫她不要放弃。但她朝加州海岸望去，除了浓雾什么也看不到。近了，叫她不要放弃。但她朝加州海岸望去，除了浓雾什么也看不到。几十分钟之后几十分钟之后从她出发算起从她出发算起15个小时零个小时零55分钟之后，人们把她拉上船分钟之后，人们把她拉上船。又过了一个小时，她渐渐觉得暖和多了，这时却

9、开始感到失败的打击。又过了一个小时，她渐渐觉得暖和多了，这时却开始感到失败的打击。她不假思索地对记者说：她不假思索地对记者说：“说实在的，我不是为自己找借口，如果当时我说实在的，我不是为自己找借口，如果当时我看见陆地，也许能坚持下来。看见陆地，也许能坚持下来。”人们拉她上船的地点，离加州海岸只有半英里！后来她说，令她半途而废人们拉她上船的地点，离加州海岸只有半英里！后来她说，令她半途而废的不是疲劳，也不是寒冷，而是因为她的不是疲劳，也不是寒冷，而是因为她在浓雾中看不到目标。在浓雾中看不到目标。对于费罗伦丝对于费罗伦丝查德威克，目标的根本意义是确定奋斗的方向和坚持，并具查德威克，目标的根本意义是

10、确定奋斗的方向和坚持，并具体化为自我评价。体化为自我评价。 如何设立目标1984年，在东京举办的国际马拉松邀请赛中，名不见经传的年，在东京举办的国际马拉松邀请赛中，名不见经传的日本选手山田本一出人意料地夺得了世界冠军。当记者问他日本选手山田本一出人意料地夺得了世界冠军。当记者问他凭什么取得如此惊人的成绩时，他说了一句话：用智慧战胜凭什么取得如此惊人的成绩时，他说了一句话：用智慧战胜对手。对手。当时很多人都认为，这个偶然跑到前面的矮个子选手是在故当时很多人都认为，这个偶然跑到前面的矮个子选手是在故弄玄虚。马拉松赛是体力和耐力的运动，只要身体素质好又弄玄虚。马拉松赛是体力和耐力的运动，只要身体素质

11、好又有耐性就有望夺冠，爆发力和速度都还在其次，说智慧取胜有耐性就有望夺冠，爆发力和速度都还在其次，说智慧取胜确实有点勉强。确实有点勉强。两年后，意大利国际马拉松邀请赛在意大利北部城市米兰举两年后，意大利国际马拉松邀请赛在意大利北部城市米兰举行，山田本一代表日本参加比赛。这一次，他又夺得了世界行，山田本一代表日本参加比赛。这一次，他又夺得了世界冠军。记者再次请他谈经验。冠军。记者再次请他谈经验。山田本一不善言谈，回答的仍然是上次那句话：用智慧战胜山田本一不善言谈，回答的仍然是上次那句话：用智慧战胜对手。这回记者没有再挖苦他，但是对他的说法还是迷惑不对手。这回记者没有再挖苦他，但是对他的说法还是迷

12、惑不解。解。十年后，这个谜底终于揭开了。十年后，这个谜底终于揭开了。山田本一出版了自传，在他的自传里这样说：山田本一出版了自传，在他的自传里这样说：“每次比赛之每次比赛之前，我都要乘车把比赛的线路仔细看一遍，并把沿途比较醒前，我都要乘车把比赛的线路仔细看一遍，并把沿途比较醒目的标志画下来，比如第一个标志是银行，第二个标志是一目的标志画下来，比如第一个标志是银行，第二个标志是一棵大树，第三个标志是一座红房子棵大树，第三个标志是一座红房子这样一直画到赛程的终这样一直画到赛程的终点。比赛开始后，我就以百米的速度奋力地向第一个目标冲点。比赛开始后，我就以百米的速度奋力地向第一个目标冲去，等到达第一个目

13、标后，就又以同样的速度向第二个目标去，等到达第一个目标后，就又以同样的速度向第二个目标冲去，四十多公里的赛程，就被我分解成这么几个小目标轻冲去，四十多公里的赛程，就被我分解成这么几个小目标轻松地跑过去了。起初，我并不懂这样的道理，我把我的目标松地跑过去了。起初，我并不懂这样的道理，我把我的目标定在四十公里外终点线上的那面旗帜上，结果我跑到十几公定在四十公里外终点线上的那面旗帜上，结果我跑到十几公里时就疲惫不堪了，我里时就疲惫不堪了，我被前面那段遥远的路程给吓倒了被前面那段遥远的路程给吓倒了。”把一个大目标科学地细分成若干个切实可行的目标，每实现把一个大目标科学地细分成若干个切实可行的目标，每实

14、现一个小目标，就得到一次激励，就会一步一步地走向成功。一个小目标，就得到一次激励，就会一步一步地走向成功。推荐推荐一生的计划一生的计划格莱恩格莱恩布兰德、布兰德、抢在时间前面的七条抢在时间前面的七条捷径捷径、天资差异天资差异。非强制作业非强制作业请确定你请确定你5年、年、10年、年、20年及终身的目标，发到我的邮箱年及终身的目标，发到我的邮箱。希望大家踊跃参加这个活动，。希望大家踊跃参加这个活动，作为研究的一个案例，不定期地与我沟通，作为研究的一个案例，不定期地与我沟通，20年后我们年后我们共同写出一本成长心路历程的书。共同写出一本成长心路历程的书。延迟满足能力延迟满足能力 推荐推荐自控力自控

15、力，凯利，凯利 麦格尼格尔著，王岑卉译麦格尼格尔著，王岑卉译推荐推荐番茄工作法图解番茄工作法图解，大胖译，人民邮电，大胖译，人民邮电 怎么学怎么学怎么学怎么学-学习方法学习方法概念清楚：知识是什么？概念清楚：知识是什么？怎么学怎么学有教科书的情况下，还有必要做笔记吗？有教科书的情况下，还有必要做笔记吗？知识是背下来好，还是理解了好？知识是背下来好，还是理解了好？听课听什么？听课听什么？听听别人的观点听听别人的观点先把自己的大脑格式化，否则会排斥新观点先把自己的大脑格式化，否则会排斥新观点董进宇董进宇学习方法的革命学习方法的革命-土豆网土豆网董进宇董进宇激发无限学习的潜能激发无限学习的潜能古人云

16、：古人云：“上士闻道，勤而行之；中士闻道，若存若亡；上士闻道，勤而行之；中士闻道，若存若亡；下世闻道，大笑之，不笑不足以为道下世闻道，大笑之，不笑不足以为道真正有修养的高人，听到了道理，就会谨慎照着去做；真正有修养的高人，听到了道理，就会谨慎照着去做；中等的人听到了，就表现为半信半疑；最差的人听到了，中等的人听到了，就表现为半信半疑；最差的人听到了，因为根本不懂不了解，所以就会无知地嘲笑人。要是那因为根本不懂不了解，所以就会无知地嘲笑人。要是那样的人不嘲笑，那就不会是高深的道理了。样的人不嘲笑，那就不会是高深的道理了。不受教育的人，因为不识字，上人的当；受教育的人，不受教育的人，因为不识字，上

17、人的当；受教育的人，因为识了字，上印刷品的当。因为识了字，上印刷品的当。围城围城作业作业1.结合自己的学习经历，体会董进宇学习方法的效果，结合自己的学习经历，体会董进宇学习方法的效果，写出感受。写出感受。2.根据自己的理解，指出知识是什么，并对知识进行根据自己的理解，指出知识是什么，并对知识进行分类。分类。发到我的邮箱：发到我的邮箱：如何提高精力能量加油站能量加油站别让不懂营养学的医生害了你别让不懂营养学的医生害了你人的行为人的行为行为的方向行为的方向由由观念观念决定决定观念包括世界观、人生观、价值观、道德等，由生物的、观念包括世界观、人生观、价值观、道德等，由生物的、学习成长环境及学习成长环

18、境及认知认知三个因素综合决定。三个因素综合决定。行为的意愿行为的意愿由由情绪情绪决定决定乐观情绪、消极情绪乐观情绪、消极情绪行为的动力行为的动力由由需求需求决定，即由决定，即由目标目标决定决定短缺产生需求，需求产生动力，动力产生目标短缺产生需求，需求产生动力，动力产生目标行为的行动行为的行动由由习惯习惯决定决定新目标需要新习惯新目标需要新习惯行为的做法及效率行为的做法及效率由已有的由已有的知识知识、继续学习继续学习、思维思维方式方式、创新（、创新（认知能力认知能力）等决定）等决定 每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的年产量的1040，

19、其中，其中23可再生，而可再生，而13的的金属材料被腐蚀掉无法回收。金属材料被腐蚀掉无法回收。 我国目前年产钢以我国目前年产钢以6亿亿t计，则每年因腐蚀消耗掉的计，则每年因腐蚀消耗掉的钢材近钢材近6千万千万t。这个。这个数字相当于一个特大型钢铁企数字相当于一个特大型钢铁企业的年产量。业的年产量。 腐蚀对自然资源是极大的浪费，同时还浪费了大量腐蚀对自然资源是极大的浪费，同时还浪费了大量的人力和能源。的人力和能源。 从有限的资源与能源出发，研究解决腐蚀问题，已从有限的资源与能源出发，研究解决腐蚀问题，已刻不容缓。刻不容缓。 腐蚀事故危及人身安全腐蚀事故危及人身安全 腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损

20、失极为严重。腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损失极为严重。 美美1965.3一输气管线因应力腐蚀破裂着火，造成一输气管线因应力腐蚀破裂着火，造成17人死亡。人死亡。 日日1970大阪地下铁道的管线因腐蚀折断，造成瓦斯大阪地下铁道的管线因腐蚀折断，造成瓦斯爆炸，当场死亡爆炸，当场死亡75人。人。 日本日本1985.8一架波音一架波音747飞机由于构件的应力腐蚀断飞机由于构件的应力腐蚀断裂而坠毁，造成裂而坠毁，造成500多人死亡的惨剧，直接经济损多人死亡的惨剧，直接经济损失失1亿多美元。亿多美元。 中国中国1979某市液化石油气贮罐由于腐蚀爆炸起火，某市液化石油气贮罐由于腐蚀爆炸起火，伤亡几十人直接

21、经济损失达伤亡几十人直接经济损失达630万元。万元。 由于意外事故而引起的停工、停产所造成的间接经由于意外事故而引起的停工、停产所造成的间接经济损失，可能超过直接经济损失的若干倍。济损失，可能超过直接经济损失的若干倍。腐蚀引起严重的环境污染腐蚀引起严重的环境污染 腐蚀增加了工业废水、废渣的排放处置和处理腐蚀增加了工业废水、废渣的排放处置和处理难度，增多了直接进入大气、土壤、江河及海难度，增多了直接进入大气、土壤、江河及海洋中的有害物质。洋中的有害物质。 造成了自然环境的污染，破坏了生态平衡，危造成了自然环境的污染，破坏了生态平衡，危害了人民健康，害了人民健康， 妨碍了国民经济的可持续发展。妨碍

22、了国民经济的可持续发展。18世纪中叶世纪中叶经验性防腐经验性防腐系统研究开始系统研究开始20世纪世纪了解了基本规律，提出腐蚀理论了解了基本规律，提出腐蚀理论1979年中国腐蚀年中国腐蚀与防护学会成立与防护学会成立 A. 罗蒙诺索夫解释了金属氧化现象罗蒙诺索夫解释了金属氧化现象(1748) B. Keir描述了描述了Fe在在HNO3中的钝化现象中的钝化现象(1790) C. 金属腐蚀微电池概念提出金属腐蚀微电池概念提出D.La.Rive（1830） D. Faraday 提出了电解定律提出了电解定律(18831884)U.R. Evance （UK)T. P. Hoar （UK)H. H. Uh

23、lig, （USA)M. G. Fantana, （USA)K. Hauffe （Germany)C. Wagner (Germany)M. Pourbaix (Belgium)中国科学院院士中国科学院院士: 曹楚南曹楚南中国科学院院士中国科学院院士: 肖纪美肖纪美 中国工程院院士中国工程院院士: 柯柯 伟伟腐蚀科学与防护技术腐蚀科学与防护技术中国腐蚀与防护学报中国腐蚀与防护学报中国科学院金属腐蚀与防护研究所中国科学院金属腐蚀与防护研究所机械工业部武汉材料保护研究所 中国腐蚀与防护学会 中国表面工程协会 中国机械工程学会表面工程分会材料保护材料保护表面技术表面技术全面腐蚀控制全面腐蚀控制四川化

24、工与腐蚀控制四川化工与腐蚀控制腐蚀与防护腐蚀与防护上海市腐蚀科学技术学会 上海材料研究所中国兵器工业第五四研究所(双月刊)中国化工防腐蚀技术协会四川省化工信息中心 四川省化工防腐蚀技术情报中心站British Corrosion Journal(英国英国Maney出版公司出版公司)Material PerformanceCorrosionPublished monthly;The worlds largest circulation journal dedicated exclusively to corrosion prevention and control.National Associ

25、ation of Corrosion Engineers-NACE（美国腐蚀工程师协会）（美国腐蚀工程师协会） CORROSION is the worlds largest monthly permanent record of progress in corrosion control and prevention w i t h 6 0 y e a r s o f published research.Corrosion Science (Elsevier Science ) Corrosion Engineering, Science and Technology is the new

26、 title from 2003 of British Corrosion Journal. A m e d i u m f o r t h e communication of ideas, developments and research in all aspects of this field and includes both metallic and non-metallic corrosion. This journal publishes original papers and critical reviews in the fields of pure and applied

27、 corrosion, the degradation of materials, and both surface science and engineering. 化学腐蚀化学腐蚀(Chemical Corrosion) 金属与腐蚀介质直接发应，无电流产生。是一种氧化还原的纯化学反应。实金属与腐蚀介质直接发应，无电流产生。是一种氧化还原的纯化学反应。实际上单纯的化学腐蚀是很少见的。际上单纯的化学腐蚀是很少见的。电化学腐蚀电化学腐蚀(Electrochemical Corrosion) 腐蚀过程中同时存在两个相对独立的反应过程腐蚀

28、过程中同时存在两个相对独立的反应过程(cathode reaction 金属的电化学腐蚀是最普遍的腐蚀现象，是腐蚀研究中的重点金属的电化学腐蚀是最普遍的腐蚀现象，是腐蚀研究中的重点物理腐蚀物理腐蚀(Physical Corrosion) 金属由于单纯的物理溶解作用造成的破坏，热浸镀锌用铁锅时候，铁锅很快金属由于单纯的物理溶解作用造成的破坏，热浸镀锌用铁锅时候，铁锅很快被溶解。（物理溶解形成合金）被溶解。（物理溶解形成合金）生物腐蚀生物腐蚀(Biological Corrosion) 细菌代谢活动产生酸导致严重腐蚀。难以单独进行，需要氧或水，能为化学细菌代谢活动产生酸导致严重腐蚀。难以单独进行，

29、需要氧或水，能为化学腐蚀和电化学腐蚀创造必要条件。腐蚀和电化学腐蚀创造必要条件。.按腐蚀机理分类按腐蚀机理分类Corrosive environmentAnodic (oxidation) ReactionReduction reactionsDepending on the nature & componentsof the environment : acid environment : 2H+ + 2e- H2 alkaline or neutral environment : O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 全面腐蚀全面腐蚀(General or Uniform Co

30、rrosion)局部腐蚀局部腐蚀(localized Corrosion)电偶腐蚀电偶腐蚀(Galvanic Corrosion)点蚀点蚀(Pitting Corrosion)缝隙腐蚀缝隙腐蚀(Crevice Corrosion)晶间腐蚀晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)剥蚀剥蚀 (Exfoliation Corrosion) 选择性腐蚀选择性腐蚀 (Selective Corrosion) 丝状腐蚀丝状腐蚀 (Filiform Corrosion)应力腐蚀（应力腐蚀（Stress Corrosion）.按腐蚀的破坏形式分类按腐蚀的破坏形式分类Uniform corrosion is characterized by corrosive attack p