《腐蚀与防护》教学大纲

《腐蚀与防护》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03154301课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：无机化学、新能源材料与器件导论、材料科学基础A等适用专业：新能源材料与器件开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《腐蚀与防护》是新能源材料与器件专业本科学生的专业选修课。本课程主要传授材料腐蚀的基本理论知识、防腐措施及常见金属与非金属耐蚀材料。课程注重基本理论知识的深入学习，强调培养学生运用腐蚀与防护的基本理论知识解决实际生产中问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，为学习后续专业课程及以后从事技术工作打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握高温腐蚀、电化学腐蚀、金属材料在不同环境中的腐蚀、腐蚀机理和金属材料的保护方法，高分子材料与无机非金属材料的腐蚀与耐蚀性，并能将其用于本领域复杂工程问题的恰当表述。课程目标2：能运用腐蚀与防护的基本机理及防护措施等知识分析工程需求，了解影响腐蚀的因素，并结合文献研究，选择合理的防腐措施，设计防腐方案，具有分析问题、解决问题的能力。课程目标3：了解我国在腐蚀、环境保护及可持续发展上的战略规划，对整个腐蚀领域的发展趋势有所了解，增强学生的时代责任感和历史使命感，树立科学的世界观、人生观和价值观；培养学生踏实吃苦的劳动精神、严谨求实的工作作风；养成自主学习、终身学习的习惯。三、课程目标与毕业要求《腐蚀与防护》课程教学目标对新能源材料与器件专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1掌握数学、自然科学领域的理论基础知识、工程基础知识，并能将其用于本领域复杂工程问题的恰当表述。课程目标1：掌握高温腐蚀、电化学腐蚀、金属材料在不同环境中的腐蚀、腐蚀机理和金属材料的保护方法，高分子材料与无机非金属材料的腐蚀与耐蚀性，并能将其用于本领域复杂工程问题的恰当表述。课程目标3：了解我国在腐蚀、环境保护及可持续发展上的战略规划，对整个腐蚀领域的发展趋势有所了解，增强学生的时代责任感和历史使命感，树立科学的世界观、人生观和价值观；培养学生踏实吃苦的劳动精神、严谨求实的工作作风；养成自主学习、终身学习的习惯。H2.问题分析2.3能够运用相关知识，并通过文献研究分析新能源材料与器件专业相关复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标2：能运用腐蚀与防护的基本机理及防护措施等知识分析工程需求，了解影响腐蚀的因素，并结合文献研究，选择合理的防腐措施，设计防腐方案，具有分析问题、解决问题的能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标绪论1.材料腐蚀的定义2.材料腐蚀与防护在国民经济发展中的意义3.材料腐蚀科学技术的发展简史4.材料腐蚀的分类5.材料防护的基本途径6.材料腐蚀科学及防护技术的主要内容教学要求：了解材料腐蚀与防护在国民经济发展中的意义及材料腐蚀科学技术的发展史；掌握材料腐蚀的概念、种类以及材料保护的基本途径。重点：材料腐蚀的概念、种类及材料保护的基本途径。11、31.金属的高温腐蚀与防护1.1高温腐蚀热力学1.2金属氧化物结构及性质1.3金属氧化过程的动力学1.4合金的氧化及掺杂对合金氧化的作用1.5其他类型的金属高温腐蚀1.6高温防护层教学要求：了解金属高温氧化的基本概念、混合气体腐蚀、金属的高温硫化、碳化；掌握金属氧化物中的缺陷及与缺陷相关的氧化物的性质；掌握影响高温氧化的因素；掌握合金氧化与抗氧化原理；掌握金属高温氧化动力学及高温氧化理论；熟悉高温涂层的基本类型与涂层性能的限制因素。重点：金属高温氧化动力学及高温氧化理论。难点：埃林海姆图的运用；金属氧化膜的生长机理。51、2、32.金属腐蚀电化学理论基础2.1腐蚀电池、电极电位2.2电化学腐蚀热力学、电位-pH图及应用2.3电化学腐蚀动力学2.4析氢腐蚀与吸氧腐蚀2.5金属的钝化教学要求：了解极化、极化的实质、电化学极化、浓差极化；掌握腐蚀电化学原电池过程、电极电位；掌握腐蚀极化图及应用；掌握金属去极化、氢去极化及析氢腐蚀，氧去极化及吸氧腐蚀；掌握金属的钝化、钝化本质及钝化理论；熟悉金属钝化的电极过程。重点：极化、析氢腐蚀、吸氧腐蚀、金属的钝化。难点：电化学腐蚀动力学方程；析氢电位。51、2、33.全面腐蚀与局部腐蚀3.1全面腐蚀特征、电化学特点3.2常见局部腐蚀的类型、特点、发生条件、腐蚀机理、影响因素、防护措施3.3黄铜脱锌的特征、机理及防止脱锌措施教学要求：了解全面腐蚀、丝状腐蚀、垢下腐蚀及电偶腐蚀；掌握点蚀、缝隙腐蚀及晶间腐蚀的定义、特点、腐蚀机理、影响因素与防止措施；熟悉选择性腐蚀的定义和特点；掌握黄铜脱锌的特征、机理及防止措施。重点：点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀；黄铜脱锌。难点：点蚀、缝隙腐蚀及晶间腐蚀机理。31、2、34.应力作用下的腐蚀4.1应力开裂4.2金属中氢的行为4.3氢致开裂及降低氢致开裂敏感性的途径和方法4.4疲劳腐蚀及防止腐蚀措施4.5与磨损相关的腐蚀与防止腐蚀措施教学要求：掌握应力腐蚀需具备的基本条件及阳极溶解机理；掌握金属中氢的行为及氢致开裂的分类；熟悉氢腐蚀、氢鼓泡的机理；掌握可逆氢脆机理的主要观点及降低氢致开裂敏感性的途径和方法；掌握疲劳腐蚀的特点、机理、影响因素与防止措施；熟悉冲刷腐蚀及特点；空泡腐蚀的特点及空泡的产生；掌握磨损腐蚀的机理；掌握微动腐蚀的特点，产生腐蚀的必要条件。重点：应力腐蚀、氢致开裂腐蚀、疲劳腐蚀；降低氢致开裂敏感性的途径和方法。难点：阳极溶解机理与可逆氢脆机理。31、2、35.自然环境中的腐蚀5.1大气腐蚀与防护措施5.2土壤腐蚀、电极过程，土壤中的原电池与防护措施5.3淡水腐蚀与防护措施5.4海水腐蚀与电化学过程，海洋环境分类与腐蚀特点，防止海水腐蚀措施5.5微生物腐蚀与防止腐蚀措施教学要求：掌握大气腐蚀的分类、特点、腐蚀机理、影响因素及防止措施；掌握土壤腐蚀的特点、电极过程、影响因素与防止措施；了解杂散电流腐蚀与防止措施；掌握淡水腐蚀电极过程的特性与影响因素；掌握海水腐蚀的电化学过程与防止措施；了解海洋环境分类及海洋腐蚀的特点；熟悉微生物腐蚀的机理与防止措施。重点：大气腐蚀、土壤腐蚀、淡水与海水腐蚀。难点：大气腐蚀、土壤腐蚀、淡水与海水腐蚀的电极过程。31、2、36.工业环境中的腐蚀6.1金属在无机酸、有机酸的腐蚀6.2金属在碱溶液中的腐蚀及防护措施6.3腐蚀盐的分类及盐腐蚀6.4石油及石化工业腐蚀6.5工业循环水管道系统的腐蚀与控制教学要求：掌握金属在无机酸中的腐蚀特征及影响因素；掌握金属在硫酸、硝酸、盐酸及氢氟酸中的腐蚀机理；熟悉金属在有机酸中的腐蚀；掌握金属在碱溶液、盐中的腐蚀特点及影响因素；了解石油勘探、开采过程中的腐蚀，炼油与石油化工中的腐蚀，化肥、发电工业的腐蚀；熟悉工业循环水管道的腐蚀行为与控制。重点：金属在无机酸、碱、盐中的腐蚀。难点：金属在硫酸、硝酸、盐酸及氢氟酸中的腐蚀机理。31、2、37.金属材料的耐蚀性能7.1纯金属的耐蚀性、金属的耐蚀性与元素周期表7.2提高金属材料耐蚀性的合金化原理和途径7.3各类腐蚀金属材料教学要求：掌握纯金属的耐蚀性；掌握提高金属材料耐蚀性的合金化原理与途径；熟悉铁及铁基耐蚀合金、铜及铜基耐蚀合金、铝及铝基耐蚀合金的耐蚀性；了解镍及镍基耐蚀合金、钛及钛基耐蚀合金、非晶态合金的耐蚀性。重点：金属的耐蚀性与元素周期表；金属材料耐蚀性的合金化原理与途径。难点：提高金属材料耐蚀性的合金化原理。21、2、38.金属的保护方法8.1金属的选材与防腐结构的设计8.2电化学阴极保护与电化学阳极保护8.3金属镀层保护原理与技术8.4非金属涂层保护种类与原理8.5缓蚀剂的分类、作用机理及缓蚀剂应用需要考虑的因素教学要求：掌握金属的选材与防腐结构的设计；掌握电化学阴极保护与电化学阳极保护；熟悉涂层保护；掌握镀层保护与缓蚀剂保护原理。重点：防腐结构的设计；阴极保护；阳极保护。难点：电化学阴极保护及电化学阳极保护原理。31、2、39.非金属材料的腐蚀及耐蚀材料9.1高分子材料的分类、基本性质9.2高分子材料腐蚀的特点、类型及各种腐蚀的机理9.3高分子基复合材料的腐蚀环境及腐蚀机制9.4常用的耐腐蚀高分子材料教学要求：了解高分子材料的分类、高聚物的类型及结构；掌握高分子化合物的基本性质；掌握高分子材料的腐蚀类型及相关腐蚀机理；熟悉高分子基材料的腐蚀环境及腐蚀机制；了解常见的耐腐蚀高分子材料的种类及基本性能。重点：高分子材料的腐蚀；高分子基材料的腐蚀。难点：高分子材料常见腐蚀类型的腐蚀机理。21、2、310.无机非金属材料的腐蚀及耐蚀材料10.1无机非金属材料腐蚀的特点、影响因素10.2玻璃的结构、腐蚀类型和机理10.3混凝土的结构、组成、腐蚀和机理10.4陶瓷材料的常温腐蚀、高温腐蚀10.5常用的无机非金属耐蚀材料教学要求：掌握无机非金属材料的类型、腐蚀特点、影响因素；了解玻璃的结构，混凝土的结构与组成；掌握玻璃、混凝土的腐蚀类型和机理；掌握陶瓷材料的腐蚀；了解常用无机非金属耐蚀材料的种类及应用。重点：玻璃、混凝土及陶瓷的腐蚀。难点：玻璃、混凝土及陶瓷的腐蚀机理。21、2、3合计32五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识；利用网络教学资源、线上资料，为学生提供自主学习平台，使学生系统的掌握腐蚀发生的条件、机理、影响因素、防腐措施及不同材料的耐蚀性等知识，培养学生具有处理实际问题并能进行相关技术研发的能力。六、课程资源1.推荐教材：李晓刚.材料腐蚀与防护概论（第二版）[M].北京:机械工业出版社,2017.2.参考书：（1）孙秋霞.材料腐蚀与防护[M].北京:冶金工业出版社,2005.（2）曹楚南.腐蚀电化学原理（第三版）[M].北京:化学工业出版社,2008.（3）肖纪美,曹楚南.材料腐蚀学原理[M].北京:化学工业出版社,2002.（4）王兆华,张鹏,林修州.防腐蚀工程[M].北京:化学工业出版社,2016.3.期刊：（1）LucateroL,OrtegaD,PandiyanT,etal.Corrosioninhibitionstudiesofcigarettewasteontheironsurfaceinacidmedium:electrochemicalandsurfacemorphologyanalysis[J].Anti-CorrosionMethodsandMaterials,2016,63:245-255.（2）YangJ,CarstenB,SviatlanaV,etal.CorrosioninhibitionofpureMgcontainingahighlevelofironimpurityinpHneutralNaClsolution[J].CorrosionScience,2018,142:222-237.（3）赵书华,陈宏,王树立,等.石墨烯对硅酸盐富锌防腐蚀涂层性能的影响[J].腐蚀与防护,2018,39:930-935+940.（4）丁国清,李向阳,张波,等.金属材料在天然海水中的腐蚀电位及其变化规律[J].中国腐蚀与防护学报,2019,39:543-549.（5）徐振,马廷跃,刘洋,等.Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu铸轧板组织和裂纹的影响[J].稀有金属材料与工程,2020,49:4064-4071.（6）黄宸,黄峰,张宇,等.高强耐候钢焊接接头电偶腐蚀行为研究[J].中国腐蚀与防护学报,2019,39:527-535.4.网络资源：（1）袁志钟,鞠玉琳,程晓农.金属材料学.北京:中国大学MOOC,2017./course/UJS-1001752262?from=searchPage.（2）龚敏,陈琳,卢建红.金属腐蚀理论与腐蚀控制.北京:中国大学MOOC,2020./course/CQHG-1457270166?from=searchPage.（3）孙杰,孙海静,王保杰.金属腐蚀学.北京:中国大学MOOC,2020./course/SYLG-1463018161?from=searchPage.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况、参与教学活动、回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√532线上学习14（1）根据线上依托平台统计的章节学习次数、课程音视频学习完成情况进行考核，满分100分。（2）以线上学习平台的统计成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√752作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√763期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核金属的高温腐蚀与防护，金属腐蚀电化学理论基础，全面腐蚀与局部腐蚀，应力及各种环境下的腐蚀，金属的耐蚀性及保护方法，非金属材料的腐蚀及耐蚀材料等方面的相关知识。（3）考试题型为：选择题、填空题、判断题、问答题、分析题等。√√√29283合计：100分484210八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、线上学习、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为选择题、填空题、判断题、问答题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试