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《材料腐蚀与防护》课程笔记第一章绪论1.1 材料腐蚀学科特点材料腐蚀学科是研究材料在环境作用下性能退化的一门科学，它具有以下特点：- 多学科交叉：腐蚀现象涉及化学反应、电化学过程、材料科学、物理学、生物学等多个领域，因此材料腐蚀学科是一门典型的交叉学科。
- 实践性强：腐蚀问题无处不在，从日常生活到工业生产，都存在着材料腐蚀的问题，这要求腐蚀学科的研究具有很强的实践性和应用性。
- 复杂性：腐蚀过程往往受多种因素的影响，如环境条件、材料性质、应力状态等，这些因素的相互作用使得腐蚀问题非常复杂。
- 经济影响大：材料腐蚀会导致设备损坏、结构失效，从而造成巨大的经济损失和安全风险。
1.2 材料腐蚀学科的发展材料腐蚀学科的发展可以分为以下几个阶段：- 古代认知阶段：在古代，人们就已经意识到金属会随着时间的推移而腐蚀，但由于科学技术的限制，只能采取一些简单的防护措施，如涂油、包裹等。
- 近代科学阶段：19世纪末到20世纪初，随着化学和物理学的发展，科学家们开始系统地研究腐蚀现象，提出了电化学腐蚀理论。
- 现代技术阶段：20世纪中叶，随着电子技术、材料科学和电化学技术的进步，腐蚀学科得到了快速发展，出现了许多新的腐蚀防护技术和方法。
- 当代综合管理阶段：21世纪初，腐蚀学科进入了综合管理阶段，强调腐蚀控制的系统性和科学性，发展了腐蚀监测、风险评估和管理信息系统。
1.3 腐蚀的定义腐蚀是材料在环境介质的化学、电化学或物理作用下，其表面或内部发生变质，从而导致材料性能下降、结构破坏的过程。
这个过程通常伴随着能量的变化。
1.4 腐蚀的分类腐蚀可以根据不同的标准进行分类：- 按照腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。
- 按照腐蚀环境分类：大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、高温腐蚀等。
- 按照腐蚀形态分类：均匀腐蚀、局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等）、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。
1.5 腐蚀速度表示方法腐蚀速度是衡量材料腐蚀程度的重要参数，常用的表示方法有：- 质量损失法：通过测量材料在一定时间内的质量损失来计算腐蚀速度，单位通常是毫克/平方厘米·小时（mg/cm²·h）。
材料腐蚀与防护材料腐蚀是指材料与周围环境中的物质相互作用，导致材料发生物理性或化学性变化，失去原有功能和性能的过程。
腐蚀常见于金属材料，特别是铁、钢等容易受到氧气、水和酸碱等物质的侵蚀。
本文将介绍材料腐蚀的原因和常见的防护方法。
材料腐蚀的原因主要有以下几点：第一，氧气的作用。
氧气在空气中广泛存在，与金属材料接触会发生氧化反应，形成金属氧化物，导致材料表面腐蚀。
第二，水的作用。
水中溶解了许多化学物质，如氯离子、硫酸根离子等，它们会与金属发生反应，形成腐蚀物质。
此外，水的存在也会促进材料内部的电化学反应，加速腐蚀过程。
第三，化学物质的作用。
强酸、强碱及其他有害物质的存在都会对材料造成严重的腐蚀。
第四，电化学作用。
当金属表面存在局部缺陷或异质金属接触时，会形成电池，产生金属的电化学腐蚀。
为了防止材料腐蚀，可以采取以下方法：第一，选择抗腐蚀性能良好的材料。
如不锈钢、铝合金等具有良好的抗腐蚀性能，可以用于制造对抗腐蚀要求较高的产品。
第二，通过表面处理来增加材料的抗腐蚀能力。
如镀锌、喷涂等处理方法可以在材料表面形成一层保护膜，起到防腐蚀的作用。
第三，采用防护层。
比如在金属材料表面涂覆一层抗腐蚀的涂料，阻隔外界侵蚀材料的物质。
第四，进行电化学保护。
如防腐蚀涂层中引入金属粉末，形成阳极保护，避免材料发生电化学腐蚀。
第五，加强材料的维护与保养。
定期清洗、除锈、涂层修补等方法可以延长材料的使用寿命。
需要注意的是，不同材料腐蚀的原因和防护方法有所差异，应根据具体情况采取相应的防护措施。
此外，在使用过程中也需要注意环境条件和操作规范，避免因不当操作而引起的腐蚀问题。
总之，材料腐蚀是一个普遍存在的问题，对材料的使用寿命和性能产生不良影响。
通过选择合适的材料和采取科学有效的防护方法，可以延长材料的使用寿命，提高产品的质量和性能。
第四章金属在自然环境中的腐蚀与防护本章主要讨论金属在大气、海水、土壤这三种主要的自然环境中金属腐蚀的特征、规律、影响因素以及防护方法等有关内容。
第一节大气腐蚀一、大气腐蚀的概念及研究意义金属在常温大气中，由于空气中的水和氧等的化学和电化学作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀。
大气腐蚀是一种常见的腐蚀现象，如钢铁在空气中的生锈即属于此类腐蚀。
在大气中使用的钢材量一般超过全世界钢产量的60%，厂房的钢梁、桥梁、钢轨、各种机械设备、车辆、电工产品、石油石化中的大部分生产设备以及武器装备等金属材料都是在大气环境下使用的。
据估计因大气腐蚀损失的金属约占总的腐蚀损失量的一半以上。
因此研究大气腐蚀的现象和规律，了解大气腐蚀的机理和影响因素，以及金属材料的耐大气腐蚀性能以及防止大气腐蚀的方法，都对节省能源、保护资源等具有重要的意义。
二、大气腐蚀分类㈠大气腐蚀的相关概念1．大气及其组成地球表面上自然状态的空气称为大气。
大气是组成复杂的混合物，其主要成分见表4-1。
表4-1 大气的基本组成（不包括杂质，10℃）2．绝对湿度和相对湿度参与金属大气腐蚀过程的主要组成是氧和水蒸汽。
二氧化碳虽参与锌和铁等某些金属的腐蚀过程，形成腐蚀产物的碳酸盐，但它的作用是次要的。
氧在大气腐蚀中主要是参与电化学腐蚀过程。
空气中的氧溶于金属表面存在的电解液薄层中作为阴极去极化剂，而金属表面的电解液层由大气中的水蒸汽所形成。
大气中的水分常用湿度来表示：①绝对湿度：一立方米大气中的水汽含量（g/m3）；一定温度下大气的最高绝对湿度叫做大气的饱和水蒸汽量。
②相对湿度（RH）：大气中的绝对湿度与同温度下的饱和水蒸汽量之比。
㈡大气腐蚀的分类按照金属表面的潮湿度不同，也就是按照电解液膜层的存在和状态不同，可把大气腐蚀分为三类：1. 干大气腐蚀在干燥大气中（通常RH< 60％--80％）金属表面不存在液膜时的腐蚀，这种腐蚀属于化学腐蚀中的常温氧化。
其特点是金属表面形成不可见的保护膜。
