材料腐蚀学第1章

1、第第1章章 绪论绪论 1-1 材料的腐蚀材料的腐蚀材料材料：是人类用于制造物品、器件、构件、机械或其它产品的那些物质。石器时代石器时代材料是人类赖依生存和发展的物质基础，材料是人类赖依生存和发展的物质基础，是人类进化的里程碑。是人类进化的里程碑。1-1-1材料材料(material)材料物质青铜器时代青铜器时代铁器时代铁器时代电子信息材料时代电子信息材料时代人类的文明史就是材料的发展史人类的文明史就是材料的发展史有关腐蚀的不同说法：埃文斯埃文斯：金属从元素态转变为化合态的化学变化及电化学变化。方坦纳方坦纳：金属腐蚀是金属冶金的逆过程。成分/结构制备/合成性能使用效能 材料四要素：材料四要素：1

2、-1-2 腐蚀腐蚀(Corrosion)曹楚南曹楚南：金属腐蚀是金属材料由于受到介 质的作用而发生状态的变化，转变 成新相，从而遭受破坏。 材料腐蚀是材料受其周围环境介质的化学、电化学和物理作用下引起失效破坏的现象。尤力格尤力格：材料受环境介质的化学、电化学 作用而被破坏的现象。公开认可的定义：公开认可的定义：金属腐蚀与金属冶金的关系：铁矿石铁矿石Fe2O3Fe3O4FeCO3铁铁Fe冶炼腐蚀材料腐蚀与环境因素的关系： 外因：环境外因：环境 介质：介质：pH值，浓度值，浓度 能量：紫外线能量：紫外线内因：材料内因：材料 金属材料金属材料 非金属材料非金属材料物理、化学、机械作用物理、化学、机械

3、作用变化变化腐蚀的特点：腐蚀的特点：自发性普遍性纯金属最低的能级状态为其化合物隐蔽性普遍存在的空气和水是两类主要腐蚀环境发展速度缓慢 表现形式不易被觉察20世纪初：确立了腐蚀历程的基本电化学规律，形成一门独立的金属腐蚀学科；1961年单独成立了国家腐蚀科学学科组。1-2 腐蚀与防护历史腐蚀与防护历史早在两千多年以前，我国就创造了与现代铬酸盐钝化处理相似的防护技术；19世纪：提出了电化学腐蚀的理论基础 法拉第定律1978年建立了全国腐蚀试验网站，召开全国性学术交流研讨会。20世纪80年代以后成立了国家腐蚀与防护重点实验室以及国家金属腐蚀控制工程中心1-3-1 腐蚀损失腐蚀损失腐蚀危害遍及日常生活

4、和几乎所有的行业1-3 材料腐蚀与防护研究在国民经济中的材料腐蚀与防护研究在国民经济中的重要地位重要地位发达国家统计：金属腐蚀给国民经济带来的损失占国民经济生产总值的1.5-4.2%2003年我国钢材产量超过2亿吨，有2千万吨被腐蚀掉1-3-2 腐蚀案例腐蚀案例（1）建筑和桥梁倒塌（2）石油、化工装置（1）三峡工程（3）船舶（4）飞机1-3-3 腐蚀理论对基础建设的指导意义腐蚀理论对基础建设的指导意义（2）西气东输工程与腐蚀1-4 腐蚀的分类和腐蚀评定腐蚀的分类和腐蚀评定1-4-1 腐蚀分类腐蚀分类（1）按腐蚀的历程特点化学腐蚀电化学腐蚀气体腐蚀非电解质溶液中的腐蚀（1）按腐蚀的历程特点化学腐

5、蚀电化学腐蚀气体腐蚀非电解质溶液中的腐蚀（2）按腐蚀的温度常温腐蚀高温腐蚀（3）按腐蚀的环境分类海水腐蚀大气腐蚀土壤腐蚀微生物腐蚀自然环境腐蚀工业环境介质中的腐蚀熔融介质腐蚀化工介质（4）按腐蚀的破坏形式局部腐蚀全面腐蚀有应力作用无应力作用氢损伤应力腐蚀开裂疲劳腐蚀磨损腐蚀电偶腐蚀点蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀剥蚀选择性腐蚀丝状腐蚀1-4-2 各种腐蚀所占的比例各种腐蚀所占的比例1-4-2 腐蚀的评定标准腐蚀的评定标准不同的腐蚀破坏形式有不同的评定方法(1)重量法 单位面积单位时间内质量的变化，分增重和失重两种表示方法，适用于均匀腐蚀。tSWWhmgv0102)./(?tSWWhmgv0022)./(?

6、W0 试样原始质量，g;W1 清除蚀物后的质量，g；W2 试样加蚀物的质量，g；S0 试样表面积，m2；t 腐蚀时间，h。(2)深度指标 就是把金属的厚度因腐蚀而减少的量，以线度单位表示，并换算成为相当于单位时间的数值。76.8)/(ymmvL腐蚀的深度指标，mm/yLv金属的密度，g/cm3 根据金属年腐蚀深度的不同，可将金属的耐蚀性分为十级标准和三级标准。表1均匀腐蚀的十级标准表2均匀腐蚀的三级标准(3)电流指标 在电化学腐蚀过程中，金属的腐蚀电流密度icorr表示在金属电极上单位时间通过单位面积的电量。tSiFMWzcorrStQSIicorricorr与-之间的关系：corrizFMM

7、金属的摩尔质量，g/molz金属的化合价eg: 腐蚀过程的阳极反应为Fe Fe2+ + 2e已知：M=55.84g, z=2, 设S=10cm2, 阳极过程 I =10-3A， =7.80 g/cm3; 求算腐蚀速度。解：SIicorr231010cmA24/10cmAcorrizFM44108 .2621084.55hmg./04. 1276. 8Lv80. 776. 804. 1ymm/17. 1(4)力学性能指标 根据腐蚀前后试样抗拉强度的变化率来评定腐蚀速度。对非金属材料也可用。%100)(010bbbK腐蚀前试样的抗拉强度；腐蚀后试样的抗拉强度。0b1b(5)电阻性能指标 根据腐蚀前

8、后试样电阻的变化率来评定腐蚀速度。%100)(010RRRKR腐蚀前试样的电阻；腐蚀后试样的电阻。0R1R三大任务：三大任务： （1）研究确定金属材料与环境介质发生物理化学反应的普遍规律；各种材料在不同介质中腐蚀速度、机理及影响因素各种材料在不同介质中腐蚀的可能性 （2）研究在各种条件下防止或控制腐蚀的方法和措施。1-5 材料腐蚀学的研究内容材料腐蚀学的研究内容 （3）研究腐蚀速度的检测技术和方法,特别是现场快速检测; 研究评定腐蚀的标准。(1) 腐蚀原理：金属腐蚀电化学理论基础(2) 腐蚀主要类型：(3) 金属材料的耐蚀性能全面腐蚀和局部腐蚀应力作用下的腐蚀自然环境中的腐蚀高温环境下的腐蚀(4) 金属腐蚀防护的原理1-6 本课程的主要讲述内容本课程的主要讲述内容(1)魏宝明魏宝明主编主编 金属腐蚀理论及应用金属腐蚀理论及应用 化学工业出版社化学工业出版社(2)张宝宏张宝宏等编等编 金属电化学腐蚀与防护金属电化学腐蚀与防护同上同上(3)曾荣昌等编曾荣昌等编 材料的腐蚀与防护材料的腐蚀与防护 同上同上(4)曹楚南曹楚南主编主编 金属腐蚀电化学原理金属腐蚀电化学原理 同上同上(5)于