1、工程材料和结构中最重要和最常见的三种失效形式为：腐蚀、断裂、磨损
2、材料腐蚀的定义：材料受环境介质的化学作用或电化学作用而变质和破坏的现象
3、按腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀
4、按腐蚀形态分类：普遍性腐蚀、局部腐蚀、应力作用下的腐蚀断裂
5、均匀腐蚀程度的评定方法：重量法、深度法、电流密度表征法
1、热力学与动力学的区别：热力学主要研究一个反应进行时的热量和能量的变化，动力学是研究物质性质随时间变化的非平衡的动态体系。热力学告诉你能不能发生反应。动力学告诉你反应要多长时间
2、电化学腐蚀的定义：金属材料和电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起的金属材料腐蚀破坏
3、无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，都会使金属元素的价态升高而被氧化，但是化学腐蚀和电化学腐蚀有着显著的区别
4、按照电化学的定义，电极电位较低的称为负极，电极电位较高的称为正极。发生氧化反应的称为阳极，发生还原反应的称为阴极。
5、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外做有用功的短路原电池
6、实际上，在电解液中的两种金属不一定要有导线连接才能组成腐蚀电池，两种金属直接接触也能组成腐蚀电池
7、腐蚀电池是有阴极、阳极、电解质溶液和连接阴极与阳极的电子导体等几部分组成，缺一不可
8、腐蚀电池的工作历程：阳极过程、阴极过程、电荷传递
9、一次产物：腐蚀过程中，阳极反应和阴极反应的直接产物
10、二次产物：随着腐蚀的不断进行，电极表面附近的一次产物浓度不断增加，阳极区附近金属离子的浓度增高，阴极区附近由于H+放电和水中溶解氧的还原使得ph值升高，溶液中产生了浓度梯度，一次产物发生扩散，阴极、阳极过程中，一次产物在扩散过程中相遇并形成难溶化合物的过程
11、一般情况下，金属的腐蚀时按电化学机理进行的，金属电化学腐蚀的自发倾向除了可用G判断外，更为方便的是采用电极电位或标准电极电位来判断
12、电化学腐蚀中电极的含义一般是指电子导体和离子导体组成的体系，常以金属|溶液表示
13、有时也将电极材料，即电子导体称为电极，这时“电极”不代表电极体系，而是电极体系中电极材料本身
14、电极电位产生的三种情况：（1）、在金属进入电解质溶液中，金属表面的正离子由于极性水分子作用，将发生水化。（2）、在金属材料进入电解质溶液中后，如果水化能不足以克服金属点阵键能，金属表面可能从溶液中吸收一部分水化了的金属阳离子，使金属表面带正电。（3）、对于某些正电性金属或导电的非金属浸入电解液中，他们不能被水化而进入溶液，也没有金属离子解脱水化沉积到表面，这时将会出现另外一种双电层
15、非平衡电极电位：当金属电极上同时存在两个或两个以上不同物质参与的电化学反应时，电极上不可能出现物质的交换和电荷均达到平衡的状态
16、非平衡电位不服从能斯公式，只能通过测试得到
17、平衡电极电位：当金属置入它们自身离子的溶液中，电极界面上进行的可逆电极反应建立起电化学平衡时，正反向反应速率相同，即通过金属—溶液界面
的物质交换和电荷转移速率在两个方向上都达到动态平衡
1、全面腐蚀：全面腐蚀是指分布在整个金属表面和连成一片的腐蚀破坏
2、全面腐蚀的特点：整个金属表面均处于活化状态
3、根据全面腐蚀的速率是否相同，可以将全面腐蚀分为均匀腐蚀和非均均匀腐蚀
4、均匀腐蚀：当金属的材质和腐蚀环境比较均匀时，腐蚀作用均匀发生在整个金属表面上，金属表面上各点的腐蚀速率基本相同
非均匀腐蚀：腐蚀作用虽然发生在整个金属表面上，但是各区域的腐蚀速率相差很大，对于整个金属表面而言，腐蚀是不均匀的
5、局部腐蚀：局部腐蚀是相对于全面腐蚀而言的，其特征是腐蚀作用仅局限在金属表面的某一区域，而表面的其他区域几乎未被破坏
6、电极的极化现象：当电极上有电流通过时，电极电位E偏离平衡电位Ee或稳定电位Es的现象
7、根据产生的原因，极化可以分为：活化极化，浓差极化，电阻极化
8、产生阳极极化的原因有三种：（1）、电化学极化或活化极化：阳极的正电荷将随时间发生积累，使电极电位向正方向移动，发生电化学阳极极化。（2）、浓差极化：阳极溶解得到金属离子，将会在阳极表面的液层和溶液本体间建立起浓度梯度，使溶解下来的金属离子不断向溶液本体中扩散，如果扩散速率小于金属的溶解速率，阳极附近的金属离子的浓度将会升高，导致电极电位升高，产生浓差阳极极化（3）、电阻极化：当腐蚀过程中金属表面生成或原有一层氧化物膜时，电流在膜中产生很大的电压降，从而使电位显著升高，由此引起的极化
9、产生阴极极化的原因有两种：（1）、活化极化：由于电子进入阴极的速率大于电化学反应放电的速率，因此，电子在阴极发生积累，结果使阴极的电极电位降低，发生电化学阴极极化（2）、浓差极化：如果阴极反应的反应物或产物的扩散速率小于阴极的放电速率，则反应物和产物分别在阴极附近的液层中浓度降低和升高，阻碍阴极反应的进一步进行，造成阴极电极电位向负方向移动，产生浓差阴极极化
10、极化曲线：电极电位与极化电流强度I或极化电流密度i之间的关系曲线
11、极化曲线的倾斜程度表示极化程度，极化曲线倾斜的程度越大，极化的程度就越大，电极过程就越难进行
12、根据极化发生的区域，可以将极化分为阳极极化和阴极极化
13、根据产生的原因，极化可以分为活化极化、浓差极化和电阻极化
1、析氢腐蚀：以氢离子去极化剂还原反应为阴极过程的腐蚀
2、析氢腐蚀发生的条件：（1）、电解质溶液中必须有H+存在（2）、腐蚀电池中阳极金属电位Ea必须低于氢的析出电位Eh
3、析氢腐蚀的特征：（1）、在酸性溶液中，当没有其他氧化还原电位校正的去极化剂存在时，金属腐蚀过程属于典型的析氢腐蚀（2）、在金属表面没有钝化膜或其他成相膜的情况下，由于酸中H+浓度高，H+的扩散系数特别大，而且氢气泡析出时起了搅拌作用，因此，酸中进行的析氢腐蚀是一种活化极化控制的阳极氧化过程，浓差极化可以忽略（3）、金属在酸中析氢腐蚀与溶液中的pH值有关，随着溶液的pH值的下降，腐蚀速率加快（4）、金属在酸中的析氢腐蚀通常是一
种宏观均匀的腐蚀现象
4、耗氧腐蚀：在中性或碱性溶液中，由于氢离子浓度较低，析氢反应电位较低，一般金属腐蚀过程中的阴极反应往往不是析氢反应，而是溶解在溶液中的氧的还原反应
5、发生耗氧腐蚀的条件：（1）、溶液中必须有氧的存在（2）、腐蚀电池中的阳极金属电位Ea必须低于氧的离子化电位Eo
6、耗氧腐蚀的特征：（1）、在电解质溶液中，只要有氧的存在，无论在酸性、中性还是碱性溶液中，都有可能首先发生耗氧腐蚀（2）、氧在稳态扩散时，其耗氧腐蚀的速率将受到氧浓度极化的控制（3）、氧的双重作用主要表现在：对于易钝化的金属，可能起着腐蚀剂的作用，也可能起着阻滞剂的作用
1、局部腐蚀：如果腐蚀只集中在金属表面局部特定部位进行，其余大部分几乎不腐蚀，这种类型的腐蚀称为局部腐蚀
2、小孔腐蚀：金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的现象，称为小孔腐蚀或点蚀
3、影响小孔腐蚀的因素：金属的性质、电解质性质、电位和pH值、流动状态
4、孔蚀的形成可分为引发和成长两个阶段
5、缝隙腐蚀：金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙（其一般宽度为0.025-0.11mm）足以使介质进入缝隙内而又使这些介质处于停滞状态，引起缝内金属的加速腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀
6、缝隙腐蚀的影响因素：（1）、缝隙宽度：它对缝隙腐蚀的深度和速率都有较大的影响，缝隙内速率随缝隙外面积的增大而加快（2）、养浓度的影响：溶液中的氧浓度增加，缝隙外的氧在阴极上的还原反应更易进行，缝隙腐蚀加快，溶解氧小于0.5ppm时，有可能不发生缝隙腐蚀（3）、温度影响：一般而言，温度升高会导致阳极反应加快，腐蚀速度增加，越易发生缝隙腐蚀（4）、流速影响：腐蚀液流速的影响可分为两种情况，当流速增加时，缝隙外的氧浓度的相应增加，缝隙腐蚀的速度加快，另一种情况，当流速增大时，可把沉积物冲掉，闭塞电路不易形成，从而减轻缝隙腐蚀
7、晶间腐蚀：沿着或紧挨着金属的晶粒边界发生的腐蚀
8、选择性腐蚀：选择性腐蚀是指多元合金在腐蚀过程中，合金中较为活泼的组元优先溶解，使合金的机械强度降低，并失去金属性能，或者说，从一种固体合金中除去某一元素的腐蚀称为选择性腐蚀
比较典型的选择性腐蚀有黄铜脱锌和灰口铸铁的石墨化
9、应力腐蚀：应力腐蚀破裂是指金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂，简称应力腐蚀
10、疲劳腐蚀：金属材料在循环应力或脉动应力和腐蚀性介质的共同作用下所产生的脆性断裂
11、磨损腐蚀：高速流动的腐蚀介质（气体或液体）对金属材料造成的腐蚀破坏较磨损腐蚀，简称磨蚀，也称冲刷腐蚀
12、孔蚀的防护与控制措施（1）、改善介质环境：减轻介质环境的侵蚀性，包括减少或消除Cl-等卤素离子，特别是防止局部浓缩，避免氧化性阳离子，加入缓蚀性阴离子，提高pH值，降低环境温度，使溶液流动或搅拌都可以减少孔蚀
的发生（2）、缓蚀剂的应用：加入小孔腐蚀缓蚀剂是一种有效手段。通常，小孔腐蚀的严重程度不仅与溶液中的侵蚀性的离子浓度有关，还与非侵蚀性的离子浓度有关（3）、电化学保护：对金属设备和装置采用电化学保护是防止小孔腐蚀的有效手段，阴极极化电位低于保护电位Ep，使设备材料处于稳定的钝化区（4）、合理选择耐蚀材料：使用含有抗小孔腐蚀最为有效的元素如Cr,Mo,Ni等的不锈钢，在含氯离子的介质中可得到较好的抗孔蚀性能，这些元素的含量越高，抗孔蚀性能越好，应根据耐蚀性，介质的侵蚀性以及经济性能等各方面的要求选用适当的材料
1、大气腐蚀：在大气环境下的化学或电化学反应引起的金属材料及其制品的变质和破坏
2、大气腐蚀的类型和特征
根据金属表面的潮湿程度和大气的相对湿度，通常把大气腐蚀分为：干的、潮的、和湿的大气腐蚀
（1）、干的大气腐蚀：在空气非常干燥的情况下，金属表面不存在水膜时的腐蚀称为大气腐蚀
其特点是：金属表面形成一层保护性的氧化膜，并通常伴随金属表面的光泽
（2）、潮的大气腐蚀：在大气的相对湿度为100%以下时，金属表面形成肉眼不可见的薄水膜（10nm-1Mm）时所发生的腐蚀称为潮的大气腐蚀
（3）、湿的大气腐蚀：水分在金属表面已成液滴凝聚而形成肉眼可见的液膜层（1Mm-1mm）时所发生的腐蚀称为湿的大气腐蚀
1、金属的高温腐蚀：金属在高温条件下与环境中的氧硫氮碳等发生反应导致金属的变质和破坏的过程
广义的金属高温腐蚀：高温氧化金属腐蚀=失电子氧化
狭义的金属高温腐蚀：金属与环境中的氧反应形成化合物的工程
2、合金氧化的特点：（1）、合金中有多种金属，可能形成多种氧化物（2）、合金中各种金属的亲和力不同，相应氧化物的形成自由能也不同（3）、各种氧化物之间可能存在一定的固溶度，或者发生固相反应形成新结构的复合氧化物，形成尖晶石结构的复合氧化物（4）、各种金属离子在合金和氧化物中的迁移速率不同（5）、溶解到合金中的氧可能引起合金元素氧化物的表面下析出
3、合金化提高金属抗氧化的途径（1）、通过选择性氧化生成优异的保护膜（2）、生成尖晶石结构的氧化膜（3）、减小氧化膜的晶体缺陷浓度，降低离子的扩散速度（4）、增强氧化膜与基体的附着力
内容有效性 本书是根据腐蚀数据手册的前一版进行修订和改编的。该书补充了许多工业环境和媒体中材料选择的内容，并补充了原书中的数据。该书收集了大约一百万个数据，一百多种材料，1500多种媒体和大约18种工业环境。这是一本具有完整数据和强大实用性的必要参考书。本书的第一章简要介绍了腐蚀的基本概念。第二部分介绍了正确选择材料和设计的原理以及设计工作中应注意的事项。结合原理并列举了许多示例，它也引入了一些材料选择方面的错误。在接下来的十章中，从介质和工业环境的角度介绍了各种材料的耐腐蚀性，重点是硫酸和硫酸行业，硝酸和硝酸行业，盐酸和盐酸行业，氢氟酸和氢氟酸。酸工业，磷酸和磷酸工业，乙酸和乙酸工业，脂肪酸和脂肪酸工业，氯和氯碱工业，氯化钠和盐工业腐蚀数据和重要腐蚀介质（如氢氧化钠，氨水）的材料选择（氢氧化铵）硫，电子工业，罐车工业，航空航天工业，高温腐蚀环境以及工业环境中的各种材料。解释了在不同环境中使用各种材料以及它们的优缺点的比较。在第三部分中，以表格的形式列出了材料在不同介质中的耐腐蚀性。本文收集了一百多种材料，例如金
属和合金，塑料，橡胶，木材，陶瓷，玻璃，混凝土，碳和石墨，涂料，涂料，涂料，乳香，碱，盐，气体，液态金属，其他机械，有机物，石油产品，轻工业产品，食品和植物油，大气，土壤，水和海水以及在不同温度下的腐蚀数据。在第四附录中，介绍了产生应力腐蚀开裂的材料的物理和机械性能以及材料和环境的组合。本书适用于从事化学，石油，石化，轻工，食品，纺织，冶金，建筑，机械，能源，交通，电子，国防，石油，化工，石油和天然气等领域的科研和设计人员，从事腐蚀和防护的工程技术人员，航空航天等行业。高校相关专业的师生也可以参考。 符号说明 腐蚀的基本概念 第一章简介1 1，腐蚀的定义1 二，腐蚀危害1 1.经济损失
材料腐蚀的分类 材料腐蚀类别与相应机理 金属和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏，称为金属腐蚀。腐蚀现象是十分普遍的。从热力学的观点出发，除了极少数贵金属Au、Pt 等外，一般材料发生腐蚀都是一个自发过程。金属很少是由于单纯机械因素（如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等）或其他物理因素（如热能、光能等）引起破坏的，绝大多数金属的破坏都与其周围环境的腐蚀因素有关。 1.1金属的高温氧化腐蚀 1.1.1高温氧化腐蚀概念 在大多数条件下，使用金属相对于其周围的气态都是热不稳定的。根据气体成分和反应条件不同，将反应生成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物等，或者生成这些反应产物的混合物。在室温或较低温干燥的空气中，这种不稳定性对许多金属来说没有太多的影响。因为反应速度很低。但是随着温度的上升，反应速度急剧增加。这种在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化，亦称高温腐蚀。 从广义上看，金属的氧化应包括硫化、卤化、氮化、碳化，液态金属腐蚀，混合气体氧化，水蒸气加速氧化，热腐蚀等高温氧化现象；从狭义上看，金属的高温氧化仅仅指金属（合金）与环境中的氧在高温条件下形成氧化物的过程。 1.1.2高温氧化腐蚀机理 研究金属高温氧化时，首先应讨论在给定条件下，金属与氧相互作用能否自发地进行或者能发生氧化反应的条件是什么，这些问题可通过热力学基本定律做出判断。 金属氧化时的化学反应可以表示成： Me (s)+O 2(g)→MeO 2(g) 对该式来说： 可知，只要知道温度T 时的标准自由能变化值，即可得到该温度下的金属氧化物分解压，然后将其与给定条件下的环境氧分压比较就可判断金属氧化反应式的反应方向。 在一个干净的金属表面上，金属氧化反应的最初步骤是气体在金属表面上吸附。随着反应的进行，氧溶解在金属中，进而在金属表面形成氧化物薄膜或独立的氧化物核。在这
常用腐蚀金相试剂 序号试剂名称成分适用范围注意事项 1 硝酸酒精溶液硝酸 1~5毫升 酒精 100毫升 碳钢及低合金钢的组 织显示 硝酸含量按材料选择， 浸蚀数秒钟 2 苦味酸酒精溶液苦味酸 4~10克 酒精 100毫升 对钢铁材料的细密组 织显示较清楚 浸蚀时间自数秒钟至 数分钟 3 苦味酸盐酸酒精溶液苦味酸 1~5克 盐酸 5毫升 酒精 100毫升 显示淬火及淬火+回 火后钢的晶粒和组织 浸蚀时间较上例约快 数秒钟至一分钟 4 苛性钠苦味酸水溶液苛性钠 25克 苦味酸 2克 水 100毫升 钢中的渗碳体染成暗 黑色 加热煮沸浸蚀5~30分 钟 5 氯化铁盐酸水溶液氯化铁 5克 盐酸 50毫升 水 100毫升 显示不锈钢、奥氏体 高镍钢、铜及铜合金 组织，显示奥氏体不 锈钢的软化组织 浸蚀至显现组织 6 王水甘油溶液硝酸 10毫升 盐酸 20~30毫升 甘油 30毫升 显示奥氏体镍铬合金 等组织 先将盐酸与甘油充分 混合，然后加入硝酸， 试样浸蚀前先行用热 水预热 7 高锰酸钾苛性钠水溶液高锰酸钾 4克 苛性钠 4克 水 100毫升 显示高合金钢中碳化 物、σ相等 煮沸使用，浸蚀1~10 分钟 8 氨水双氧水(H2O2)溶液氨水（饱和） 50毫升 双氧水（3%） 50毫升 显示铜及铜合金组织 随用随配，以保持新 鲜，用棉花蘸擦 9 氯化铜氨水溶液氯化铜 8克 氨水（饱和） 100毫升 同上浸蚀30~60秒 10 硝酸铁水溶液硝酸铁Fe(NO3)3 10克 水 100毫升 显示铜合金组织用棉花擦拭 11 混合酸氢氟酸（浓） 1毫升 盐酸 1.5毫升 硝酸 2.5毫升 水 95毫升 显示硬铝组织 浸蚀10~20秒或用棉花 蘸擦 12 氢氟酸水溶液氢氟酸(HF)（浓） 0.5毫升 水 99.5毫升 显示一般铝合金组织用棉花擦拭 13 苛性钠水溶液苛性钠 1克 水 90毫升 显示铝及铝合金组织浸蚀数秒钟 14 显示原奥氏体晶界试剂⒈苦味酸3克，20型洗衣粉 0.5克（内含烷基磺酸钠），水 100毫升 12CrNi3、30CrMnSi、 38CrMoAl、40CrNiMo 及显示回火高速钢原 奥氏体晶界 40~60℃ 1.5~2分钟 浸蚀后轻抛数秒⒉盐酸25毫升，硝酸4毫升， 水25毫升。
一、填空 1、相界表面处理材料防腐蚀方法有覆盖层保护、表面转化膜和电化学保护这三 种方法。 2、在工程设计建造之初，乃至使用过程中，必须最大限度地防止材料的腐蚀破坏， 从而延长工程项目的同步使用寿命，使得经济造价最合理。 3、金属在腐蚀介质和交变应力共同作用下引起的破坏为腐蚀疲劳。 4、磨损腐蚀指在磨损和腐蚀的综合作用下材料发生的加速腐蚀破坏。有三种表现形式： 摩振腐蚀、湍流腐蚀和空泡腐蚀。 5、合理选材的总原则是：所有零部件都要达到同步劣化，即各零部件的寿命应与 整体工程结构寿命同步。 6、材料失效三要素是：断裂、磨损和磨蚀。 7、技术经济计量学中，Uhlig（初世宪）公式计算比较法的缺点是没有动态考虑年利 率，等效年度费用计算比较法考虑了动态年利率，是更精确计算法。 8、设备外形应避免积水，减少积水间隙，凹槽和坑洼，贮罐和容器的内部形状应有 利于液体排放，管道系统内部要流线化，立式热交换器的上端管束应与管板平齐，卧式热交换器最好向出口端倾斜，避免残留液体。 9、装置和设备的选址要考虑到风向、水流等环境条件带来的腐蚀问题。注意设备 之间的相互影响，避免腐蚀液体泄漏，腐蚀性气流，振动、高温管道等造成的危害。 10、有腐蚀性介质的工序应安排在首工序或尾工序执行，或工序隔离，以减少对 其他工序的污染。 11、土壤中透气性，湿度和金属离子影响土壤的电阻率，生物菌和矿物质影 响土壤的pH，pH和溶氧量则影响土壤的氧化还原电位，进而一起影响土壤的腐蚀速率。 12、钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物是硫化亚铁，该产物通常是一种有缺陷 的结构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧化，且电位较正，因而作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池，对钢基体继续进行腐蚀。 13、在酸性油气田水中，带负电荷的氯离子，基于电价平衡，它总是争先吸附到钢铁 的表面，因此，氯离子的存在往往会阻碍保护性的硫化铁膜在钢铁表面的形成。但氯离子可以通过钢铁表面硫化铁膜的细孔和缺陷渗入其膜内，使膜发生显微开裂，于是
姓名：贾永乐学号：201224190602 班级：机械6班 检索主题：材料的腐蚀与防护 数据库：中国知识资源总库——中国期刊全文数据库 检索方法：用高级检索，主题词：腐蚀与防护关键词：材料相与检索结果：1456篇，其中关于航空材料的13篇；金属材料的腐蚀的183篇；材料的防护的522篇，其余为腐蚀与防护相关 的其它技术和方法。 文献综述 1材料腐蚀与防护的发展史： 所有的材料都有一定的使用寿命，在使用过程中将遭受断裂、磨损、腐蚀等损坏。其中，腐蚀失效的危害最为严重，它所造成的经济损失超过了各种自然灾害所造成的损失总和，造成许多灾难性的事故，造成了资源浪费和环境污染。因此，研究与解决材料的腐蚀问题，与防止环境污染、保护人民健康息息相关。在现代工程结构中，特别足在高温、高压、多相流作用下，以及在磨损、断裂等的协同作用下，腐蚀损坏格外严重。据统计，材料腐蚀带来的经济损失约占国民生产总值的1．8％～4．2％。而常用金属材料最容易遭受腐蚀，因此金属腐蚀的研究受到广泛的重视【1】。我们只有在搞清楚材料腐蚀的原因的基础上，才能研制适宜的耐腐蚀材料、涂层及采取合理的保护措施，以达到防止或控制腐蚀的目的。从而减少经济损失和事故，保护环境保障人类健康。 每年由于腐蚀引起的材料失效给人类社会带来了巨大的损失。航
空材料的腐蚀损失尤为巨大。我国针对航空产品的腐蚀与防护的研究和应用起始于上世纪五十年代，经过几十年的曲折发展，取得了很大进步。目前在航空产品的常温腐蚀与防护上，已经进入了向国际接轨的发展阶段。航空材料由于服役环境复杂多变, 不同构成材料相互配合影响, 导致航空材料在飞行器的留空阶段、停放阶段遭受多种不同种类的腐蚀, 增加了飞行器的运营成本, 对飞行器的功能完整性和使用安全性造成严重的危害。英美空军每架飞机每年因腐蚀造成的直接修理费用为11 000~ 55 000美元之间【2】。1985年8月12日,日本一架B747客机因应力腐蚀断裂而坠毁,死亡500余人。因此航空材料的腐蚀防护技术研究对航空业的发展具有举足轻重的作用。 1978．10国家科委主任方毅在全国聘任27位科学家组建了我国《腐蚀科学》学科组，笔者作为学科组成员，第三专业组(大气腐蚀专业组)副组长，承担了航空航天部分的调查任务。1980．1—1982．6广泛函调一百多个工厂，并深入26个厂、所、部队，机场进行了实地考查，发现了大量的腐蚀问题，笔者1985年在我国首次出版了《航空产品腐蚀故障事例集》，汇集了数据比较周全，二十世纪六、七十年代的46个腐蚀故障【3】。 1990年前，铁道车辆车体结构通常采用普碳钢制造，加之使用涂料档次低，对表面处理和涂装工艺不够重视，车辆锈蚀严重，修理时车体钢板的更换率相当高，有些客车甚至仅使用1个厂修期就报废。1985年，耐大气腐蚀钢（即Corten钢，又称耐候钢）开始用于车辆，到1990年，已在全部新造车辆上采用。由于这类钢材含有(0.2%~0.4%
1.常用的金属和合金材料的防腐性能和用途大致如下： ①Cr18Ni9Ti不锈钢（或称镍铬不锈钢），能耐大气、水、强氧化性酸、有机酸、30%以下的碱液及氯氧化物，不耐非氧化性酸（硫酸、盐酸），大量用于仪表作一般防腐材料。 ②Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢（或称钼2钛不锈钢），耐硫酸和氯化物的腐蚀，它比Cr18Ni9Ti不锈钢好，但不耐盐酸，可作镍的代用品，可耐高浓度碱及氯氧化物的腐蚀，可作为调节阀的阀座、阀芯，涡轮流量变送器、差压及压力变送器的测量机构和膜片材料； ③Ni70Cu30合金（或称蒙乃尔合金），因含镍量高，除了有良好的耐碱性外，耐非氧化性酸，特别对氯氟酸具有良好的耐腐性，但不耐强氧化性酸和溶液，可作为调节阀、变送器的测量机构、膜片等耐腐材料； ④镍铬铁钼合金（哈氏合金），哈氏B含有钼26%—30%R，哈氏C含有铬14%—16%，能耐盐酸、硫酸、硝酸以及其他各种酸类，也耐碱和氢氧化物的腐蚀，可作为调节阀和仪表测量机构及膜片材料； ⑤Ni76Cr16Fe7合金（因考耐尔合金），因含镍量高，主要用于高温耐碱和硫化物的材料，可用作调节阀的防腐材料；
⑥钛（titanium）及钛合金，能耐氯化物和次氯酸、温氯、氧化性酸、有机酸和碱等的腐蚀，但因价格较贵，一般作为仪表防腐镀层和薄层衬里； ⑦钽（tantalum (Ta)），其耐腐性能和下班相似，除了氢氟酸、氟、发 烟硫酸、碱外， 2. 普通不锈钢的耐腐性如何？ 不锈钢是含铬11%以上，同时含镍的钢种通称，它在常温氧化环境中（如大气、水、强氧化性酸等）容易纯化，使表面产生一层以氧化铬（Cr2O3）为主，保护性很强的薄膜，其腐蚀率极低，因此得“不锈钢”之名。但当温度增高或环境氧化能力减少时，将由钝态变为活态，腐蚀显着增大。各类不锈钢对有机酸、有机化合物、碱、中性溶液和多种气体都有良好的耐腐性。 在非氧化性酸中（硫酸、盐酸等）腐蚀严重。常为局部腐蚀，当处于纯态和活态边缘，在含有卤素离子的盐溶液中会产生蚀孔。 3.仪表防腐蚀常用的非金属材料有哪几种？它们的耐腐蚀性能如何？ ①塑料类：有酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树指、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、玻璃、氯化聚醚、聚苯硫醚、ABS塑料、聚三氟氯乙烯和聚四氟乙烯等。可作仪表和调节阀壳体材料，其中以三氟氯乙烯和聚
一、名词解释 哈菲价法则：合金元素对金属氧化物晶体缺陷影响的规律。 应力腐蚀：是指敏感材料在拉应力和特定介质的共同作用下引起的断裂。 晶间腐蚀：是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。在金属（合金）表面无任何变化的情况下，使晶粒间失去结合力，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。 腐蚀疲劳：是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。 点（孔）腐蚀：是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式。 全面腐蚀：是指整个金属表面均发生腐蚀，它可以是均匀的也可以是不均匀的。 潮大气腐蚀：相对湿度Rh<100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液膜,随水膜厚度增加,V-迅速增大。 干大气腐蚀：空气十分干燥，金属表面上不存在水膜,金属的腐蚀属于常温氧化。
湿大气腐蚀：相对湿度Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加， V-逐渐减小。 杂散电流腐蚀：是指直流电源设备漏电进入土壤产生的电流，对地下管道、贮罐、电缆等金属设施，造成严重的破坏的腐蚀。 牺牲阳极法阴极保护：在被保护的金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进行阴极极化。 选择性氧化：如果合金中B组元的浓度低于临界浓度，则最初在合金表面只形成AO，B组元从氧化膜/金属界面向合金内部扩散。但由于B组元与氧亲和力大，随着氧化的进行，当界面处B的浓度达到形成BO的临界浓度时，将发生B+AO---A+BO的反应，氧化产物将转变为BO。这种情形称为合金的选择性氧化。 选择腐蚀：是指多元合金中较活泼组分或负电性金属的优先溶解。 电化学保护 :通过施加外电动势将被保护的金属的电位移向免蚀区 或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。 活化极化（电化学极化）：如果金属离子进人到溶液里的速度小于电子从阳极迁移到阴极的速度，则阳极上就会有过多的带正电荷金属离子的积累，由此引起电极双电层的负电荷减少，于是阳极电位就向正方向移动，产生阳极极化。 浓差极化：在阳极过程中产生的金属离子首先进入阳极表面附近的溶液中，如果进入到溶液中的金属离子向远离阳极表面的溶液扩散得缓慢时，会使阳极附近的金属离子浓度增加，阻碍金属继续溶解．必
材料腐蚀的种类、危害及解决办法 腐蚀是指材料受周围环境的 作用，发生有害的化学变化、电化学变化或物理变化而失去其 固有性能的过程。通常环境介质对材料有各种不同的作用，其 中有多种作用可导致材料遭受破坏，但只有满足以下两个条件，才称为腐蚀作用：①材料受介质作用的部分发生状态变化，转变成新相。②在材料遭受破坏过程中，整个腐蚀体系的自由能降低。 材料腐蚀发生在材料表面。按腐蚀反应进行的方式分为化学腐蚀和电化学腐蚀。前者发生在非离子导体介质中；后者发生在具有离子导电性的介质中，故可通过改变材料的电极电位来改变腐蚀速度。按材料破坏特点分为均匀腐蚀、局部腐蚀和选择性腐蚀。均匀腐蚀指材料表面各处腐蚀破坏深度差别很小，没有特别严重的部位，也没有特别轻微的部分。局部腐蚀是材料表面的腐蚀破坏集中发生在某一区域，主要有孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等。选择性腐蚀是金属材料在腐蚀介质中，其活性组元产生选择性溶解，由金属材料合金组分的电化学差异所致。按腐蚀环境又分为微生物腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀和高温腐蚀等。 金属材料以及由它们制成的结构物，在自然环境中或者在工况条件下，由于和其所处环境介质发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，这种现象称为腐蚀，其中也包括上述因素和力学因素或者生物因素的共同作用。某些物理作用例如金属材料在某些液态金属中的物理溶解现象也可以归入金属腐蚀范畴。一般而言，生锈专指钢铁和铁基合金而言，它们在氧和水的作用下形成了主要由含水氧化铁组成的腐蚀产物铁锈。有色金属及其合金可以发生腐蚀但并不生锈，而是形成和铁锈相似的腐蚀产物，如铜和铜合金表面的铜绿，偶尔也被人称作铜锈。由于金属和合金遭受腐蚀后又回复到了矿石的化合物状态，所以金属腐蚀也可以说是冶炼过程的逆过程。上述定义不仅适用于金属材料，也可以广义地适用于塑料、陶瓷、混凝土和木材等非金属材料。例如，涂料和橡胶由于阳光或者化学物质的作用引起变质，炼钢炉衬的熔化以及一种金属被另一种金属熔融液态金属腐蚀，这些过程的结果都属于材料腐蚀，这是一种广义的定义。金属及其合金至今康 昆 勇
醋酸(<50%)E F/E E E 醋酸(>50%)E/G F/E E E 醋酸(<50%,<200_)E P/E E E 醋酸(>53%)G P/E E E 醋酸(>54%)P/––/E–/E E 乙炔 (100%, <250℉)*E E E E 乙醇E E E E 空气E E E E 硫酸铝 (<50%, <200℉)E1F E E 硫酸铝 (>50%, <200℉)P1P E E 氨 (无水, <500℉)E E E–醋酸氨 (<200℉)E E E E 碳酸氢铵 (<175℉)E P G E 溴化铵 (<20%)G2G G E 氯化铵 (<10%, <200℉)E1,2G E E 氯化铵 (10–20%, <200℉)G1,2G E E 氢氧化铵 (<40%)E P E P 硝酸铵 (<200℉)E P G E 草酸铵 (<40%, <200℉)G G G E 磷酸铵 (单价碱)E F E E 磷酸铵 (二价碱)E F E–磷酸铵 (三价碱)E G E–硫酸铵 (<40%, <200℉)G F G E 苯胺 (100%, <200℉)E G G E 啤酒E E E E 苯E E G E 黑液 (硫酸盐)G1,2G E E 盐水 (钙稀释)P2F E E 溴 (干)P P P E 溴 (湿)P P P E 碳酸钙 (100%, <200℉)E G G E 氯化 (<50%)G1,2G E E 氯化钙 (>50%)G1,2G1,2E E 硫酸钙 (饱和)G G G E 二氧化碳 (气体)E E E E 碳酸(100%, <500℉)E E E E 四氯化碳(干–湿)G E E E 醋酸纤维素 (100%, <100℉)E G E E 硝酸纤维素 (100%, <200℉)G G G E 氯酸 (<20%)P P E E 氯水 (饱和)P1,2F E E 氯气 (干)F G G E 氯气(湿)P1,2G F E 氯气(液体 无水)P G G E 氯仿 (80–100%, <200℉)G E G E 柠檬酸 (<50%, <200℉)E G E E 柠檬酸 (>50%, <200℉)P G E E 原油 (酸性)G E E–
第一章金属与合金的高温氧化 1、金属氧化膜具有保护作用的的充分条件与必要条件 充分条件：膜要致密、连续、无孔洞，晶体缺陷少；稳定性好，蒸汽压低，熔点高；膜与基体的附着能力强，不易脱落；生长内应力小；与金属基体具有相近热膨胀系数；膜的自愈能力强。必要条件：氧化时生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积之比必须大于1，即PBR值大于1. 2、说出几种主要的恒温氧化动力学规律，并分别说明其意义。 （1）直线规律：符合这种规律的金属在氧化时，氧化膜疏松，易脱落，即不具有保护性，或者在反应期间生成气相或者液相产物离开了金属表面，或者在氧化初期氧化膜很薄时，其氧化速度直线由形成氧化物的化学反应速度决定，因此其氧化速度恒定不变，符合直线规律。 （2）抛物线规律：许多金属或者合金在较高的高温氧化时，其表面可形成致密的固态氧化物膜，氧化速度与膜的厚度成反比，即其氧化动力学符合这种规律。（3）立方规律：在一定温度范围内，一些金属的氧化物膜符合这种规律。（4）对数和反对数规律：许多金属在温度低于300-400摄氏度氧化时，其反应一开始很快，但是随后就降到了氧化速度可以忽略的程度，该行为符合对数或反对数规律。 3、说出三种以上能提高钢抗高温氧化的元素 镍，铝，钛 4.、纯NI在1000摄氏度氧气氛中遵循抛物线氧化规律，常数k=39X10-12 cm2/s，如果这种关系不受氧化膜厚度的影响，试计算使0.1cm厚镍板全部氧化所需的时间。 解：由抛物线规律可知：厚度y与时间t存在如下关系： y2=kt，t=y2/k=2.56x108s 5 哈菲价法则：当基体氧化膜为P型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使离子空穴浓度降低，提高电子浓度，结果导致电导率增加，而氧化速率降低，往基体中比此基体原子高价的合金元素，使离子空穴浓度提高，降低电子浓度，结果导致电导率降低，而氧化速度提高。 当基体氧化膜为n型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使电子浓度降低，电导率降低，而基体离子浓度增加，氧化速度增加，往基体中加入比基体原子高价的合金元素，使电子浓度增加，电导率增加，而基体离子浓度降低，氧化速度降低。 以上合金元素对氧化物晶体缺陷的影响规律成为控制合金氧化的原子价规律，简称哈菲原子价法则。 第二章金属的电化学腐蚀 1、解释下列词语 腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做功的短路原电池。 宏观电池：通常是指由肉眼可以见到的电极所构成的“大电池”。 微观电池；在金属表面上由于存在许多微小的电极而形成的电池称为微电池。
1.何谓化学腐蚀、电化学腐蚀 2．详细推导V、VL和ia的关系，并标出推导过程中各符号的单位 ※<习题二> 3.名词解释：平衡电极电位、交换电流密度、非平衡电极电位、混合电位、共轭体系。 4.什么是腐蚀原电池，它与干电池工作原理有何区别与联系，它是如何工作的 5.计算Cu电极在LCuSO 4和5 mol/LCuSO 4 溶液之间构成的浓差电池电动势（忽略其 液接电位）。 6.请绘制Fe-H 2O体系的电位-pH图。 ※<习题三> 7.什么是零电荷电位，它与自腐蚀电位是否有区别 8.电化学极化控制下决定腐蚀速率的主要因素是什么 9.试画出由电化学控制的阳极极化曲线，请写出当阳极过电位大于120mV后的动力学方程。
10.试画出浓度极化控制的阴极极化曲线，并标出极限电流密度，指出极限电流密度的意义。 11.腐蚀电池分类的依据是什么有哪些类型的腐蚀电池，产生的原因是什么 12.试用混合电位理论讨论Fe3+对铁在酸中腐蚀行为的影响。 13.试画出阴极和电阻混合控制的Evans图。 ※<习题四> 14.析氢腐蚀有哪些特征影响析氢过电位的因素有哪些 15.什么是吸氧腐蚀影响因素有哪些 ※<习题五> 16.金属的自钝化和电化学钝化有何异同介质中的氧化剂必须满足什么条件才能实现金属的自钝化 17.何谓钝化和过钝化 ※<习题六>
18.简要阐述电偶腐蚀的影响因素及其作用规律。 19.小孔腐蚀是如何孕育和发展的 20.比较小孔腐蚀与缝隙腐蚀的异同 21.试区分晶间腐蚀与选择性腐蚀，举例说明。 22.试阐述应力腐蚀的力学特征、环境特征和材料特征。 ※<习题七> 23.试举例画出金属高温氧化的三种动力学规律图 24.水膜厚度与金属腐蚀速率有何关系 25.管线钢在干土壤与湿土壤交界处腐蚀，哪一端为阳极为什么 26.盐有哪些类型它们对金属的腐蚀作用规律如何 ※<习题八> 27.何谓防腐蚀设计，设计过程中应遵循什么原则
1.1材料耐腐蚀性能的评价方法 工程材料在使用时，一定要考虑材料在相应工况环境下的耐蚀能力。也就是说，材料在此环境下是否会发生严重的腐蚀，从而导致工程结构的失效。因此，如何评价在工况环境下，材料表面腐蚀的形态、腐蚀的速度就显得非常具有现实的工程意义。 概括起来，工程材料的耐腐蚀性能的评价方法可以分为三大类：重量法、表面观察法和电化学测试法。 1.1.1重量法 重量法是材料耐蚀能力的研究中最为基本，同时也是最为有效可信的定量评价方法。尽管重量法具有无法研究材料腐蚀机理的缺点，但是通过测量材料在腐蚀前后重量的变化，可以较为准确、可信的表征材料的耐蚀性能。也正因为如此，它一直在腐蚀研究中广泛使用，是许多电化学的、物理的、化学的现代分析评价方法鉴定比较的基础。 重量法分为增重法和失重法两种，他们都是以试样腐蚀前后的重量差来表征腐蚀速度的。前者是在腐蚀试验后连同全部腐蚀产物一起称重试样，后者则是清除全部腐蚀产物后称重试样。当采用重量法评价工程材料的耐蚀能力时，应当考虑腐蚀产物在腐蚀过程中是否容易脱落、腐蚀产物的厚度及致密性等因素后，在决定选取哪种方法对材料的耐蚀性能进行表征。对于材料的腐蚀产物疏松、容易脱落且易于清除的情况，通常可以考虑采用失重法。例如，通过盐雾试验评价不同镁合金的耐蚀性能时，就通常采用失重法, 图1。
而对于材料的腐蚀产物致密、附着力好且难于清除的情况，例如材料的高温腐蚀，通常可以考虑采用增重法图2。 为了使各次不同实验及不同种类材料的数据能够互相比较，必须采用电位面积上的重量变化为表示单位，及平均腐蚀速度，如g.m -2 h -1 。根据金属材料的密度又可以把它换算成单位时间内的平均腐蚀深度，如m/a 。这两类的速度之间的 图1 失重法测试镁合金腐蚀速度 Ni –30Cr –8A l –0.5Y 铸态合金、溅射涂层、渗铝涂层在（a ）1000℃高温氧化增重动力学曲线 (b) Na 2SO 4+25%wtNaCl 热腐蚀增重动力学曲线
1.金属材料最重要、最常见的破坏形式是断裂、磨损和腐蚀。 （1）断裂（crack）是指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发生的破坏。可从不同角度分为脆性断裂、塑性断裂、沿晶断裂、穿晶断裂、机械断裂等等。断裂的结果，使构件失效，但金属材料本身还可重新熔炼再用。 （2）磨损(wear)是指金属表面与其相接触的物体或与其周围环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗或破坏。它是个渐变过程。有时磨损了的零件还可修复。例如，用电刷镀可修复轻微磨损的轴。 （3）腐蚀(corrosion)是指金属在其周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。从不同角度，曾对腐蚀下过不同的定义，如： (1)“材料因与环境反应而引起的损坏或变质”； (2)“除了单纯机械破坏之外的一切破坏”； (3)“冶金的逆过程”； (4)“材料与环境的有害反应”。 2.金属腐蚀（Corrosion of metals）：金属与周围环境(介质)之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。就是说，金属腐蚀发生在金属与介质间的界面上。由于金属与介质间发生化学或电化学多相反应，使金属转变为氧化(离子)状态。可见，金属及其环境所构成的腐蚀体系以及该体系中发生的化学和电化学反应就是金属腐蚀学的主要研究对象。 一、腐蚀分类方法 由于腐蚀领域广而且多种多样，因此有不同的分类方法。最常见的是从下列不同角度分类：(1) 腐蚀环境:按腐蚀环境分类最合适，可分为潮湿环境、干燥气体、熔融盐，各种腐蚀试验研究方法主要取决于腐蚀环境； (2) 腐蚀机理：潮湿环境下属电化学机理，干燥气体中为化学机理。 (3) 腐蚀形态类型：点蚀、应力腐蚀、断裂 (4) 金属材料：在手册中是常见的和实用的，但从分类学观点来看，效果不好。 (5) 应用范围或工业部门：实为按环境分类的特殊应用 (6) 防护方法：是从防腐蚀出发，根据采取措施的性质和限制进行分类，如： a. 改变金属材料本身。如改变材料的成分或组织结构，研制耐蚀合金。 b. 改变腐蚀介质。如加入缓蚀剂，改变介质的pH值等。 c.改变金属/介质体系的电极电位。如阴极保护和阳极保护等。 d.借助表面涂层把金属与腐蚀介质分开。 二、按腐蚀环境分类 根据腐蚀环境，腐蚀可分为下列几类。 1.干腐蚀(dry corrosion) (1) 失泽:金属在露点以上的常温干燥气体中腐蚀(氧化)，生成很薄的表面腐蚀产物，使金属失去光泽，为化学腐蚀机理。 (2) 高温氧化:金属在高温气体中腐蚀(氧化)，有时生成很厚的氧化皮。在热应力或机械应力作用下可引起氧化皮剥落。属于高温腐蚀。 2. 湿腐蚀(humid corrosion) 湿腐蚀主要是指潮湿环境和含水介质中的腐蚀。绝大部分常温腐蚀属于这一种。为电化学腐蚀机理。湿腐蚀又可分为以下两类。 (1) 自然环境下的腐蚀：大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀。 (2) 工业介质中的腐蚀：酸、碱、盐溶液中的腐蚀；工业水中的腐蚀；高温高压水中的腐蚀。 3. 无水有机液体和气体中的腐蚀(化学腐蚀机理) (1) 卤代烃中的腐蚀，如Al在CCl4和CHCl3中的腐蚀。
航空材料的腐蚀与防护 姓名：王俊 专业：材料物理 学号：1320122111
航空材料的腐蚀与防护 摘要：材料腐蚀的概念和研究材料腐蚀的重要性，航空材料的分类和演变，航空材料腐蚀防护技术的历史和现状特点，航空材料腐蚀现象及其机理，腐蚀对航空材料的影响，解决航空材料腐蚀问题及其防护与治理。 关键词：航空材，腐蚀，防护。 前言 金属和它所在的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏，称为金属腐蚀。随着非金属材料的发展，其失效现象也越来越引起人们的重视。因此腐蚀科学家们主张把腐蚀的定义扩展到所有材料，定义为：腐蚀是材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。 腐蚀现象在人们在社会生产及使用到的各种材料中都普遍存在，由于服役环境复杂多变, 不同构成材料相互配合影响, 导致航空材 料在飞行器的留空阶段、停放阶段遭受多种不同种类的腐蚀，增加了飞行器的运营成本，对飞行器的功能完整性和使用安全性造成严重的危害。因此开展航空产品的腐蚀与防护的研究具有明显的经济和社会效益。 1.航空材料的历史与发展 1.1航空材料的概论 航空材料是航空工业主要基础，航空材料与航空技术的关系极为密切，航空航天材料在航空产品发展中具有极其重要的地位和作用.
航空材料既是研制生产航空产品的物质保障，又是推动航空产品更新换代的技术基础。 1.2.航空材料的分类 航空材料有不同的分类方式。 按成份可分为四大类: 1）金属材料:铝合金、镁合金、钛合金、钢、高温合金、粉末冶金合 金等。 2）无机非金属材料:玻璃、陶瓷等。 3）高分子材料:透明材料、胶粘剂、橡胶及密封剂、涂料、工程塑料 等。 4）先进复合材料:聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料、碳 /碳复合材料等。 按使用功能可分为两大类:结构材料和功能材料。 1.3航空材料的演变 早期飞机的结构以木材、蒙布、金属丝绑扎而成，后来又发展为木材与金属的混合结构。到了二十世纪三十年代，随着铝合金材料的发展，全金属承力蒙皮逐渐成为普遍的结构形式。二十世纪三、四十年代，镁合金开始进入航空结构材料的行列。四、五十年代，不锈钢成为航空结构材料。到五十年代中期开始出现钛合金，嗣后并被用于飞机的高温部位。二十世纪六十年代，开发出树脂基先进复合材料，后来在树脂基复合材料的基础上又出现了金属基复合材料。现代飞机大量采用新型材料。
金属材料的耐腐蚀性能 概述 变送器与测量介质接触的隔离膜片和远传膜片，是利用金属材料的力学特性，将压力或差压传递给δ室的中心膜片，为了减少压力传递过程中的损耗，一般选用厚度小于0.1mm的金属材料制成。对薄壁材料使用在腐蚀环境下，在期望寿命内，既要保持良好的力学弹性，又要不发生腐蚀渗漏，就要选择比其它结构件耐腐性更强的材料，一般应选择《均匀腐蚀十级标准》规定四级以上材料（即年腐蚀深度小于0.05mm）。 表1-1 常用合金纯金属的耐腐蚀性能 类别 名称 耐腐蚀性能 附注 是常用的奥氏体不锈钢。同标准的 302SST 不锈钢相比较，316SST 和316LSST 对硫酸、硫化物溶液、钠及锰的盐溶液、盐酸溶液及磷酸溶液的耐蚀性都优于 302SST，对醋酸、蚁酸、甲酸和热碱溶液也具有良好的耐蚀性。 此类钢的含碳量较低,故焊接后可不进行热处理,尤其是称为超低碳不锈钢的316LSST,抗晶间腐蚀性能优于316SST，因此耐蚀性能更好。 316SST 316LSST 不耐氢氟酸、湿氯气、盐 酸气体，以及碘、溴等的腐蚀。 不耐硝酸、盐酸、高浓度 或沸腾状态的硫酸，也不适合在酸性铁盐、锡盐等溶液中使用。在测量介质氢氟酸中进入的氧量多时，耐蚀性会下降，在高浓度的氢氧化钠中，耐蚀性也较差。 蒙耐尔合金 除铂和银以外，是最耐氢氟酸的金属之一。也可用作氯化物、海水、碱中的防腐材料。 合 金 具有比一般奥氏体不锈钢高得多的耐腐能力。适于 在多种腐蚀性介质的混合液中使用，如能在湿氯气、干氯气、硝酸（＜50℃）、盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、次氯酸盐、氯化铁、氯化铜、苛性钠、海水和各种有机酸下工作。 哈氏合金C 哈氏C-276 特别能耐碱的腐蚀,不论在高温或熔融的碱中都比 较稳定，所以主要用于制碱工业。 在常温下,镍在海水和盐类溶液及有机介质（如脂肪酸、酚、醇等）中极为稳定。 不耐无机酸腐蚀，在醋酸 和蚁酸中也不稳定。 镍 钛 是耐蚀性非常好的纯金属。特别是在各种浓度的硝酸、有机酸、氯化物、湿氯气和碱中有很强的耐蚀性。 不耐较纯的还原性酸和盐酸的腐蚀。 纯 金 属 不耐氢氟酸、发烟硫酸、游离三氧化硫、碘化钾、含氟离子溶液和高温下的强碱腐蚀。 是具有高度化学稳定性的纯金属。在许多腐蚀性介质中，如对无机酸、王水、有机酸、氯化物、盐类、腐蚀性气体等有极强的耐腐性。 钽
金属材料的电化学腐蚀与防护 一、实验目的 1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。 2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。 二、实验原理 1．金属的电化学腐蚀类型 (1)微电池腐蚀 在 由于?O(Fe2＋/Fe)< ?O（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下： 阳极反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(铜表面)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。
②金属铁和锌直接接触，环境同上，则由于?O(Zn2＋/Zn)< ?O(Fe2＋/Fe)， 锌作为阳极受到腐蚀，而铁作为阴极，铁表面的氧气得电子后不断生成氢氧根离子，导致酚酞变红（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下：阳极反应式： Zn = Zn2＋＋2e－ 3Zn2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Zn3[Fe(CN)6]2 (黄色沉淀) 阴极（铁表面）反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 三、实验用品 仪器：0mL小烧杯，小试管（3支），10mL小量筒（1只）铁片，铜丝，锌 丝，滤纸片（若干），塑料镊子，洗瓶，细砂纸（约3×3cm2）。 药品：NaCl（0.1 mo1·L－1），K3[Fe(CN)6]（0.1 mo1·L－1），乌洛托品(CH2)6N4（20％），CuSO4（0.1 mo1·L－1），HCl（0.1 mo1·L－1、6 mo1·L－1，浓），酚酞（0.5％），洗洁精，检验液（3％的CuSO4），磷化液（配方：H3PO4（85％）：45g·L－1，ZnO：28 g·L－1，Zn(NO3)2：28 g·L－1，NaF：2 g·L－1 ，HNO3（浓）：29 g·L－1）。 四、实验内容 1．金属的电化学腐蚀
1、工程材料和结构中最重要和最常见的三种失效形式为：腐蚀、断裂、磨损 2、材料腐蚀的定义：材料受环境介质的化学作用或电化学作用而变质和破坏的现象 3、按腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀 4、按腐蚀形态分类：普遍性腐蚀、局部腐蚀、应力作用下的腐蚀断裂 5、均匀腐蚀程度的评定方法：重量法、深度法、电流密度表征法 1、热力学与动力学的区别：热力学主要研究一个反应进行时的热量和能量的变化，动力学是研究物质性质随时间变化的非平衡的动态体系。热力学告诉你能不能发生反应。动力学告诉你反应要多长时间 2、电化学腐蚀的定义：金属材料和电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起的金属材料腐蚀破坏 3、无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，都会使金属元素的价态升高而被氧化，但是化学腐蚀和电化学腐蚀有着显著的区别 4、按照电化学的定义，电极电位较低的称为负极，电极电位较高的称为正极。发生氧化反应的称为阳极，发生还原反应的称为阴极。 5、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外做有用功的短路原电池 6、实际上，在电解液中的两种金属不一定要有导线连接才能组成腐蚀电池，两种金属直接接触也能组成腐蚀电池 7、腐蚀电池是有阴极、阳极、电解质溶液和连接阴极与阳极的电子导体等几部分组成，缺一不可 8、腐蚀电池的工作历程：阳极过程、阴极过程、电荷传递 9、一次产物：腐蚀过程中，阳极反应和阴极反应的直接产物 10、二次产物：随着腐蚀的不断进行，电极表面附近的一次产物浓度不断增加，阳极区附近金属离子的浓度增高，阴极区附近由于H+放电和水中溶解氧的还原使得ph值升高，溶液中产生了浓度梯度，一次产物发生扩散，阴极、阳极过程中，一次产物在扩散过程中相遇并形成难溶化合物的过程 11、一般情况下，金属的腐蚀时按电化学机理进行的，金属电化学腐蚀的自发倾向除了可用G判断外，更为方便的是采用电极电位或标准电极电位来判断 12、电化学腐蚀中电极的含义一般是指电子导体和离子导体组成的体系，常以金属|溶液表示 13、有时也将电极材料，即电子导体称为电极，这时“电极”不代表电极体系，而是电极体系中电极材料本身 14、电极电位产生的三种情况：（1）、在金属进入电解质溶液中，金属表面的正离子由于极性水分子作用，将发生水化。（2）、在金属材料进入电解质溶液中后，如果水化能不足以克服金属点阵键能，金属表面可能从溶液中吸收一部分水化了的金属阳离子，使金属表面带正电。（3）、对于某些正电性金属或导电的非金属浸入电解液中，他们不能被水化而进入溶液，也没有金属离子解脱水化沉积到表面，这时将会出现另外一种双电层 15、非平衡电极电位：当金属电极上同时存在两个或两个以上不同物质参与的电化学反应时，电极上不可能出现物质的交换和电荷均达到平衡的状态 16、非平衡电位不服从能斯公式，只能通过测试得到 17、平衡电极电位：当金属置入它们自身离子的溶液中，电极界面上进行的可逆电极反应建立起电化学平衡时，正反向反应速率相同，即通过金属—溶液界面
西川大学材料学院2013-2014学年材料腐袖与防 护复习提纲 名词解释 1.哈菲价法则 2.应力腐蚀：应力腐蚀是指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。 3.晶间腐蚀：晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。这种腐蚀是在金属（合金）表面无任何变化情况下，使晶粒间失去亲和力，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。 4.全面腐蚀：全面腐蚀是指整个金属表面均发生腐蚀，它可以是均匀的也可是不均匀的。 5.选择腐蚀：选择性腐蚀是指多元合金中较活泼组分或负电性金属的优先溶解, 这种腐蚀只发生在二元或多元固溶体中。 6.腐蚀疲劳：腐蚀疲劳是指材料或构建在交应力与腐蚀环境共同作用下产生的脆性断裂。 7?点（孔）腐蚀：点腐蚀（孔蚀）是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且纵深发展的腐蚀形式，简称点蚀 8.潮大气腐蚀：潮大气腐蚀是指金属在相对?湿度小于100%的大气中，表面存在肉眼看不见的薄液膜层（lOnm'um）发生的腐蚀 9.湿大气腐蚀：湿大气腐蚀指金属在相对湿度大于100%,如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上，表面存在肉眼可看见的水膜（lunTlmm）发生的腐蚀。 10.牺牲阳极法阴极保护：把被保护的金属（阴极）和比它更活泼的金属（阳极）相连接，在电解质溶液中构成宏观电池，依靠活泼阳极金属不断溶解产生的阴极电流对金属进行阴极极化。 11.加入合金中的某些元素与氧优先发生氧化反应，从而形成保护性的氧化膜，避免基体金属的氧化，成为选择性氧化。 12.杂散电流腐蚀：杂散电流腐蚀是一种漏电腐蚀现象，其主要来源是应用直流电的大功率电气装置，由于绝缘不好产生的杂散电流引起宏观电池的腐蚀。 13.电化学保护：电化学保护是指通过施加外电动势将被保护金属的电位移向免蚀
材料腐蚀的种类、危害及解决办法
材料腐蚀的种类、危害及解决办法 康 昆 勇
腐蚀是指材料受周围环境的作用，发生有害的化学变化、电化学变化或物理变化而失去其固有性能的过程。通常环境介质对材料有各种不同的作用，其中有多种作用可导致材料遭受破坏，但只有满足以下两个条件，才称为腐蚀作用：①材料受介质作用的部分发生状态变化，转变成新相。②在材料遭受破坏过程中，整个腐蚀体系的自由能降低。材料腐蚀发生在材料表面。按腐蚀反应进行的方式分为化学腐蚀和电化学腐蚀。前者发生在非离子导体介质中；后者发生在具有离子导电性的介质中，故可通过改变材料的电极电位来改变腐蚀速度。按材料破坏特点分为均匀腐蚀、局部腐蚀和选择性腐蚀。均匀腐蚀指材料表面各处腐蚀破坏深度差别很小，没有特别严重的部位，也没有特别轻微的部分。局部腐蚀是材料表面的腐蚀破坏集中发生在某一区域，主要有孔蚀、缝隙腐蚀、
晶间腐蚀等。选择性腐蚀是金属材料在腐蚀介质中，其活性组元产生选择性溶解，由金属材料合金组分的电化学差异所致。按腐蚀环境又分为微生物腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀和高温腐蚀等。 金属材料以及由它们制成的结构物，在自然环境中或者在工况条件下，由于与其所处环境介质发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，这种现象称为腐蚀，其中也包括上述因素与力学因素或者生物因素的共同作用。某些物理作用例如金属材料在某些液态金属中的物理溶解现象也可以归入金属腐蚀范畴。一般而言，生锈专指钢铁和铁基合金而言，它们在氧和水的作用下形成了主要由含水氧化铁组成的腐蚀产物铁锈。有色金属及其合金可以发生腐蚀但并不生锈，而是形成与铁锈相似的腐蚀产物，如铜和铜合金表面的铜绿，偶尔也被人称作铜锈。由于金属和合金遭受腐蚀后又回复到了矿石的化合物状态，所以金属腐蚀也可以说是冶炼过程的逆过程。上述定义不仅适用于金属材料，也可以广义地适用于塑料、陶瓷、混凝土和木材等非金属材料。例如，涂料和橡胶由于阳光或者化学物质的作用引起变质，炼钢炉衬的熔化以及一种金属被另一种金属熔融液态金属腐蚀，这些过程的结果都属于材料腐蚀，这是一种广义的定义。金属及其合金至今仍然被公认为是最重要的结构材料，所以金属腐蚀自然成为最引人注意的问题之一。腐蚀破坏的形式种类很多，在不同环境条件下引起金属腐蚀的原因不尽相同，而且影响因素也非常复杂。为了防止和减缓腐蚀破坏及其损伤，通过改变某些作用条件和影响因素而阻断和控制腐蚀过程，由此所发展的方法、技术及相应的工程实施成为防腐蚀工程技术。关于腐蚀还有一些其他形式的定义，比如可分为湿腐蚀和干腐蚀两类。湿腐蚀指金属在有水存在下的腐蚀，干腐蚀则指在无液态水存在下的干气体中的腐蚀。由于大气中普遍含有水，化工生产中也经常处理各种水溶液，因此湿腐蚀是最常见的，但高温操作时干腐蚀造成的危害也不容忽视。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。与此同时在接触水溶液的金属表面，电子有大量机会被溶液中的某种物质中和，中和电子的过程是还原过程，即阴极过程。常见的阴极过程有氧被还原、氢气释放、氧化剂被还原和贵金属沉积等。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极