应力作用下的腐蚀(5)
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1.材料腐蚀的定义是什么? 按腐蚀机理是如何分类的?按腐蚀形态又分为几大类?金属腐蚀的危害有哪些方面?材料腐蚀是指物体在环境作用下,引起的破坏和变质。
按腐蚀机理分为:(1)化学腐蚀、(2)电化学腐蚀、(3)物理腐蚀、(4)生物腐蚀。
按腐蚀形态分为:(1)全面腐蚀或均匀腐蚀、(2)局部腐蚀、(3)应力作用下的腐蚀三类金属腐蚀的危害包括:(1)巨大的经济损失,(2)安全、环境的危害,(3)阻碍新技术的发展,(4)促进自然资源的消耗。
2.材料防护技术包括哪些基本方面?包括:1)提高金属材料本身的抗蚀性:耐蚀合金。
2)改变环境:温度和流速、除氧、消除应力、缓蚀剂3)电化学保护阴极保护阳极保护4)涂镀层.衬里隔离5)改进设计第1章金属的高温腐蚀与防护习题1.我们学过的金属氧化机理有几种?简单介绍Wanger理论机理。
(1)极薄氧化膜(厚度为几纳米)的生长机理;(2)薄氧化膜(厚度为10~200nm)的生长机理;(3)Wanger理论(电化学腐蚀机理)(3)Wanger理论(电化学腐蚀机理):适合于具有一定厚度的氧化膜的生长。
可视一定厚度的氧化膜为固体电解质,金属/氧化物和氧化物/氧气两个界面分别为阳极和阴极。
因为氧化物为半导体,具有电子和离子导电性。
在电场和浓度梯度作用下,电子由金属/氧化物界面(阳极)通过氧化膜到达氧化膜/氧(阴极)。
因此,厚膜下高温氧化与水溶液腐蚀类似,也是电化学腐蚀过程。
Wagner理论是基于氧化膜中存在着浓度梯度和电势梯度而进行扩散和电迁移而导出的。
因此,它对于薄的和极薄的氧化膜的生长并不适用。
掺杂对合金氧化有什么作用?掺杂----可降低离子或电子的迁移----提高金属的抗氧化性能。
1).形成离子导体氧化膜时掺杂高价金属,可降低氧化速度,如Ag中掺杂少量Cd形成Ag-Cd合金。
2).形成金属过剩氧化膜时掺杂高价金属,可降低氧化速度,如Zn中掺杂少量Al形成Zn-Al合金。
3).形成金属不足氧化膜时掺杂低价金属,可降低氧化速度,如Zn中掺杂少量Al形成Zn-Al合金。
第三节应力腐蚀裂纹一、应力腐蚀概述金属或合金在应力,特别是拉伸应力的作用下,又处在特定的腐蚀环境中,材料虽然在外观上没有多大变化,如未产生全面腐蚀或明显变形,但却产生了裂纹。
这种现象称作应力腐蚀裂纹。
因此,在全面腐蚀较严重的情形下,不易产生应力腐蚀裂纹。
应力腐蚀外观无变化,裂纹发展迅速且预测困难,因而更具危险性。
应力腐蚀裂纹是应力和腐蚀环境相结合造成的。
所以,只要消除应力和腐蚀环境两者中的任何一个因素,便可以防止裂纹的产生。
实际上既无法完全消除装置在制造时的残余应力,又无法使装置完全摆脱腐蚀性环境。
采用上述方法防止应力腐蚀几乎是不可能的。
因此,一般是通过改变材料的方法解决这个问题。
此外,焊缝部位由于热应变作用会产生很大的残余应力,而加热冷却的热循环过程,也会使材质发生变化。
所以对于焊缝部分要比对于焊接本体更加注意,认真查看是否发生了应力腐蚀裂纹。
由于金属材料和腐蚀环境结合的情况有所不同,应力腐蚀裂纹也各不相同。
根据材料的微观组织,可以鉴别裂纹的特征。
有的是沿晶粒边缘产生的裂纹,有的是伸展到晶粒内部而又有显著分枝的裂纹,有的则是与晶粒边缘、晶粒内部无关的裂纹。
广义的应力腐蚀裂纹有时又区分为狭义的应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹。
应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹虽然同属广义的应力腐蚀裂纹,但两者之间实质上有很大区别。
应力腐蚀裂纹指的是,金属材料在特定的腐蚀环境中,受到应力作用,沿着金属内微观径路在有限范围内发生腐蚀而出现裂纹的现象。
而氢脆裂纹指的则是,金属材料受到应力作用,由于腐蚀反应产物氢被金属吸收,产生氢蚀脆化,出现裂纹的现象。
应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹,两者可以用腐蚀环境和应力再现的方法或电化学方法进行鉴别。
近些年来,又开发出了音响鉴别方法。
这种方法是考虑到氢脆裂纹是机械性破坏,所以产生裂纹时会发生音响。
而应力腐蚀裂纹是金属溶解造成的破坏,不会发生音响。
在实际装置中,应力腐蚀裂纹非常复杂,在大多数情况下对两者不加区别,一律看做广义的应力腐蚀裂纹。