下载文档原格式
《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。
问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。
3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。
4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。
b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。
6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。
2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。
6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。
8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。
高温氧化腐蚀的机理与抑制方法高温氧化腐蚀是指在高温下，金属在氧气的存在下发生氧化反应和腐蚀现象。
高温氧化腐蚀通常发生在高温炉内的金属设备和机械构件上，例如炉膛、管道、锅炉等。
随着温度的升高和氧气浓度的增加，金属表面将形成一层氧化膜，这层膜可以起到一定的保护作用，但当温度更高或氧气浓度更高时，氧化膜会变薄或破裂，导致金属表面裸露，继而引发高温氧化腐蚀。
高温氧化腐蚀的机理可以归纳为氧化和差氧化两个过程。
在氧化过程中，金属表面上的金属原子与氧气反应，形成金属氧化物。
例如，铁在高温下氧化产生Fe3O4，铬在高温下氧化产生Cr2O3等。
金属氧化物能够形成一层致密的氧化膜，起到一定的防护作用。
在差氧化过程中，氧化膜中的氧氧化金属内部的金属，形成一系列的金属氧化物化合物。
例如，铁在高温下差氧化可形成FeO，铬在高温下差氧化形成CrO等。
金属氧化物化合物具有较强的腐蚀性，易与金属发生反应，导致金属表面腐蚀和破坏。
为了抑制高温氧化腐蚀的发生和发展，可以采取以下几种方法：1.表面保护措施：采用涂层、涂料或者热喷涂等方法，在金属表面形成一层保护层，阻隔金属与氧气的接触，减少氧化反应的发生。
涂层材料常用的有耐热陶瓷、高温合金等。
此外，还可以采用化学处理方法，在金属表面形成一层氧化膜，起到抑制腐蚀的作用。
2.材料改性：通过合金设计和添加合适的合金元素，改变材料的组成和结构，提高其耐高温氧化腐蚀性能。
例如，添加铬元素可以提高材料的抗氧化腐蚀能力。
同时，还可以采用复合材料的方式，将具有良好耐高温性能的材料与金属基体结合起来，提高整体材料的耐腐蚀性能。
3.控制气氛和温度：通过控制气氛和温度，减少氧气和其他腐蚀性气体对金属的侵蚀。
例如，采用惰性气氛或者减压氧化等方法，将氧气浓度降低至最低限度。
另外，选择合适的工作温度，避免金属在过高温度下被氧化。
4.电化学保护：采用电化学保护方法，通过外加电位或电流，使金属表面形成一层电化学保护膜，防止金属与氧气接触，减少氧化腐蚀的发生。
高温腐蚀机理及材料耐腐蚀性能高温环境下的腐蚀是许多材料在使用过程中必须面对的问题。
一旦受到腐蚀的影响，材料的机械性能和化学性能会大大降低，最终导致材料的失效。
因此，研究高温腐蚀机理以及提高材料的耐腐蚀性能对于保障工业生产的稳定性和安全性具有重要意义。
本文将从腐蚀机理、材料的耐腐蚀性能以及耐蚀涂层等多个方面进行探讨。
一、高温腐蚀机理高温腐蚀是指在高温环境下金属表面与气体、固体或液体介质发生相互作用及化学反应后潜在的电化学反应。
然后，金属在高温常带有氧气、硫、氢等元素的条件下，发生复杂的氧化还原反应，被这些元素和化合物氧化、硫化、氢化等形成腐蚀层。
腐蚀层的产生，进一步导致金属材料的力学性能、电学性能、耐腐蚀性能等方面指标降低，从而使工业生产的产品质量和安全性下降。
二、材料的耐腐蚀性能金属材料的耐腐蚀性能是指在特定的环境条件下，金属表面对化学介质腐蚀的能力。
当前，为了提高材料在高温环境下的耐腐蚀性能，人们广泛采用的方法是将金属材料表面涂上一层能缓和环境的涂层或改变化学成份的抗腐蚀增强层。
例如在耐磨、降噪等领域，采用的方法大多是硬质涂层、薄膜涂层等。
而在高温工况下，金属材料表面的防腐涂层十分关键。
防腐涂层的主要作用是缓慢化学反应，防止金属材料表面氧化。
黄铜的合金化、硫酸铜的氧化等等防腐涂层都为金属材料提供了有效的防护。
而在耐高温领域，则经常采用耐热涂层技术，使材料表面形成喜尔滨结构、氧化铬层、铝涂层等密封层，来提高材料的耐高温、抗氧化、抗腐蚀能力。
三、耐蚀涂层目前，热障涂层和耐磨涂层是针对高温下金属材料的外涂层常用的类型，具体组成和性能要根据材料的应用领域来进行制定。
作为最常见的涂层，化学气相沉积方法（CVD）和物理气相沉积方法（PVD）在生产过程中得到了广泛的应用。
具体来说，针对不同金属材料的防腐涂层，其防腐蚀机理与应用方面也有所不同，要选用合适的涂层工艺和材料选择，才能发挥最大的应用价值。
例如铝涂层可以提高金属表面的耐氧化性、耐高温性以及防腐性，而氧化铬层也是一种优秀的高温防腐涂层，具有杰出的热稳定性，可以有效地控制金属表面的化学反应以达到耐腐蚀的目的。
高温硫腐蚀的原理和方法
高温硫腐蚀是指在高温下，硫化物与金属表面发生反应，导致金属表面产生硫化物膜或硫酸盐膜的一种腐蚀现象。
其原理主要涉及以下几个方面：
1. 硫化物的生成：在高温下，硫化物在空气中会与金属表面发生反应，生成相应的金属硫化物。
这些硫化物通常具有较高的电导率，使得电荷的传输加速，导致金属表面出现腐蚀。
2. 硫化物的腐蚀性：某些硫化物，如铁硫化物（FeS）、铜硫化物（Cu2S）等，具有较强的腐蚀性。
它们可以与金属表面形成一种酸性环境，从而导致金属表面进一步腐蚀。
3. 金属-硫化物界面的腐蚀：金属-硫化物界面通常具有较高的电位差，使得该界面容易发生电荷交换和电化学反应。
这些反应会导致金属表面发生局部腐蚀，形成微观的腐蚀孔洞和腐蚀坑。
在实际应用中，为了防止高温硫腐蚀，通常采取以下方法：
1. 选用合适的金属材料：选择耐高温硫腐蚀的金属材料，如铬合金、镍基合金等，在一定程度上可以减少腐蚀的发生。
2. 表面涂层：在金属表面涂上一层耐腐蚀和耐高温的涂层，形成一道屏障，阻
止硫化物与金属表面反应。
3. 控制工艺参数：降低工作温度、减少硫化物的存在和接触，以及控制气体中硫化物浓度等工艺参数的调整，可以有效减少高温硫腐蚀的发生。
4. 加强监测与维护：定期对设备进行检测与维护，及时发现和修复可能存在的腐蚀问题，延缓设备的腐蚀进程。
高温腐蚀机理及材料设计策略随着工业的发展，高温环境中材料的使用需求也越来越突出。
然而，高温环境中材料往往会受到腐蚀的影响，从而导致材料的失效。
因此，了解高温腐蚀的机理以及合理设计材料的策略至关重要。
高温腐蚀是指材料在高温环境下与外界介质发生氧化、硫化、氯化、蒸汽腐蚀等反应，导致材料性能下降甚至失效的现象。
原因主要有两方面：一是高温条件下，介质可以快速与材料表面发生反应；二是高温下材料晶界、孔隙等缺陷的扩散速率会加快。
高温腐蚀的机理可以归纳为以下几种类型。
首先是氧化腐蚀。
在氧气存在的高温条件下，金属材料容易与氧气发生反应，形成氧化物。
这种氧化腐蚀是常见且普遍的高温腐蚀过程，常见于钢铁、镍基合金等材料。
其次是硫化腐蚀。
当材料与含有硫化物或硫酸的介质接触时，硫化腐蚀会发生。
硫化物的形成会导致材料表面形成硫化膜，从而引起腐蚀。
常见的硫化腐蚀材料有不锈钢、镍基合金等。
此外，还有氯化腐蚀和蒸汽腐蚀等类型，其机理类似，但涉及不同的化学反应过程。
氯化腐蚀主要是由于材料表面与含氯介质接触，产生金属氯化物，从而加速腐蚀过程。
蒸汽腐蚀则是在高温高湿的环境中，蒸汽会与材料表面发生吸附和反应，导致材料腐蚀。
针对高温腐蚀的机理，我们需要采取相应的材料设计策略，以提高材料的耐腐蚀性能。
一种常见的策略是选择耐腐蚀性能好的合金。
高温下，一些特殊合金能够形成致密的氧化膜，阻碍进一步的腐蚀反应。
例如，铬、铝等元素可以形成稳定的氧化物层，提高材料的耐氧化性能。
镍基合金、钼合金等也具有较好的高温腐蚀抗性。
另一种策略是改善材料的表面硬度和光洁度。
在一些材料中，提高表面硬度和光洁度可以增加氧化膜的致密性，减少腐蚀反应的进行。
例如，通过表面处理、改变材料晶界结构等方法，可以提高材料的耐腐蚀性能。
此外，还可以采用表面涂层的方式来提高材料的耐腐蚀性能。
例如，通过在材料表面涂覆一层耐腐蚀的陶瓷涂层或金属涂层，可以防止外界介质直接与材料接触，达到保护材料的目的。
何为高温腐蚀高温腐蚀是一种在高温环境下金属材料与气体或液体介质发生化学反应而产生的腐蚀现象。
它是工业生产和能源领域中常见的问题之一，广泛应用于石油、化工、电力、冶金等行业。
高温腐蚀对设备的使用寿命和安全性具有重要影响，因此对其进行深入研究和预防至关重要。
高温腐蚀一般分为气体腐蚀和液体腐蚀两种类型。
气体腐蚀主要发生在高温下的氧化气氛中，常见的气体腐蚀有氧化腐蚀、硫化腐蚀和氟化腐蚀。
在氧化气氛中，金属表面上的氧化物与气体反应，形成金属氧化物膜，从而导致金属腐蚀。
硫化腐蚀主要是由于含有硫的氧化物与金属反应形成硫化物而引起。
氟化腐蚀则是由氟化物与金属反应生成金属氟化物，引起金属腐蚀。
液体腐蚀是在高温下的溶液中，金属与溶液中的物质发生化学反应导致金属腐蚀。
常见的液体腐蚀有酸腐蚀、碱腐蚀和盐溶液腐蚀。
酸腐蚀是由酸性物质与金属反应产生氢气和金属盐而引起的腐蚀。
碱腐蚀则是由含有氢氧化物的碱性溶液与金属反应而导致金属腐蚀。
盐溶液腐蚀主要是由于盐类物质的存在而引起的金属腐蚀。
高温腐蚀的机理很复杂，受多种因素影响。
首先是温度的影响，一般来说，温度越高，腐蚀速度越快。
其次是氧气、水和酸碱物质的浓度和活性对腐蚀速率有重要影响。
此外，金属表面的形貌、纯度和固溶体元素的含量也会影响高温腐蚀的程度。
为了防止高温腐蚀的发生，可以采取多种措施。
首先是选择耐腐蚀性能好的材料，如不锈钢、镍基合金等。
这些材料在高温下能够形成一层稳定的氧化膜，保护金属免受腐蚀。
其次是采取涂层保护。
通过在金属表面涂覆一层耐高温腐蚀的涂料，可以有效地防止气体和液体的接触，保护金属免受腐蚀。
此外，还可以通过控制工艺条件、降低腐蚀介质中的活性物质浓度、提高氧化剂浓度等方法来减缓高温腐蚀的发生。
总之，高温腐蚀是一种在高温环境下金属与气体或液体介质发生化学反应而产生的腐蚀现象。
它对设备的使用寿命和安全性具有重要影响。
了解高温腐蚀的机理和影响因素，采取适当的预防措施，能够有效地延长设备的使用寿命，提高工业生产和能源领域的安全性和可靠性。
高温合金材料的高温腐蚀机理研究随着工业化进程的不断推进，高温材料的研究和应用越来越受到人们的关注。
高温合金材料因其优异的高温性能，广泛应用于航空、能源、石化等领域。
然而，高温环境中会发生高温腐蚀现象，严重影响材料的性能和寿命。
因此，研究高温腐蚀机理对于提高高温材料的性能和延长使用寿命具有重要意义。
一、高温腐蚀机理简介高温腐蚀是指在高温环境中，材料表面与气体、液体、固体的反应而导致化学变化。
一般而言，高温腐蚀包括氧化腐蚀、硫化腐蚀、氯化腐蚀和碳化腐蚀等。
其中，氧化腐蚀是所有高温腐蚀中最常见的一种。
二、高温合金材料的高温腐蚀机理高温合金材料应用广泛，但其腐蚀问题依然存在。
高温合金材料的高温腐蚀机理一般可分为三种：1.金属-氧化物间的反应高温环境中的氧气与金属产生反应，形成各种金属氧化物。
在高温合金中，主要成分为铬、铝和镍，它们会与氧气发生反应，形成铬氧化物、铝氧化物和镍氧化物等。
这些氧化物层能够降低高温材料的导热性，从而影响材料的热传导、机械性能和使用寿命。
2.金属-硫化物间的反应高温环境中含有的硫化物，如H2S、SO2等，会与高温合金材料产生反应，形成硫化物，如NiS、FeS等。
这些硫化物会聚集在合金材料表面，阻碍了导热和防止氧化物层向内扩散。
此外，硫化物还能够通过扩散和对材料微观组织的影响导致材料脆性增加。
3.金属-卤化物间的反应卤化物是指氟、氯、溴和碘等元素形成的物质。
在高温环境中，金属与卤化物反应会产生金属卤化物。
金属卤化物的腐蚀性远远大于普通氧化物，因此卤化物的存在会加剧高温合金的腐蚀情况。
三、高温腐蚀机理研究方法对高温腐蚀机理进行研究，需要采用多种手段和方法。
以下是一些常用的方法：1.产物表征法通过对高温腐蚀产物的表征，可以了解产物的组成和结构，从而研究高温腐蚀机理。
2.热重分析法热重分析法是通过对试样在高温环境下的质量变化进行监测，了解高温腐蚀反应的几何远变化，从而研究高温腐蚀机理。
3.电化学法电化学法是通过电化学测试，分析高温腐蚀过程中的电化学反应机制。
