材料腐蚀及防护.docVIP

指出高温氧化理论(Wagner)要点， 结合金属氧化的等效电池模型推导出高温氧化速度常数的表达式，并说明式中各参数的意义。 答： wagner理论假定：(1)氧化物是单相，且密实、完整，与基体间有良好的吸附性；(2)氧化膜内离子、电子、离子空位、电子空位的迁移都是由浓度梯度和电位梯度提供驱动力，而且晶格扩散是整个氧化反应的速度控制因素；3)氧化膜内保持电中性；(4)电子、离子穿透氧化膜运动彼此独立迁移；(5)氧化反应机制遵循抛物线规律；(6)K值与氧压无关。 该理论对了解高温下密实的氧化膜生长的基本特点具有重要意义，为改进金属或合金的抗氧化性提供了理论基础。 wagner理论推导K常数过程：，阴极反应：，电池总反应： 总电阻=离子电阻+电子电阻 假设在t秒内形成氧化膜的克当量数为J，膜长大速度以通过膜的电流I表示，则有 积分得，则 式中na、nc、ne分别为阴、阳离子、电子迁移数，g为氧化膜比导电，F为法拉第常数，E为金属氧化膜的电动势（），D为扩散系数，J为氧化物当量 2、 图有哪些作用? 举例说明。并请参考右图，确定1000℃下 Fe、Al、Mg、Cr、Ni应用：（1）值愈负，则该金属的氧化物愈稳定，即图中线的位置愈低，它所代表的氧化物就愈稳定。 （2）同时它还可以预测一种金属还原另一种金属氧化物的可能性。（3）可以直接读出在给定温度下金属氧化物的平衡氧压。以氢离子作为去极剂，在阴极上发生2H++2eH2的电极反应叫氢去极化反应。腐蚀称为析氢腐蚀。 控制措施：①选用对脱锌不敏感的合金。如锌质量分数低于15%的黄铜，或合金Monel（Ni70Cu30）。②在a黄铜中加入抑制脱锌的合金元素。如在a黄铜中加入少量的砷或锑可有效的抑制黄铜脱锌。但这种方式对a+β黄铜不适用。砷的作用。砷可抑制a黄铜脱锌，其作用在于降低了Cu2+浓度，抑制Cu2Cl2分解。 6、室温下，铁在质量分数为0.03的氯化钠溶液中发生的腐蚀为，测得其腐蚀电位Ecorr=0.350V，假设电阻可以忽略不计，试计算该腐蚀体系中阴阳极的控制程度，并分析该腐蚀的控制过程（已知= -0.440V，=0.401V，=1.65×10-15，0.21atm下氧气的分压为2.13×104Pa） 7、画出金属的阳极钝化曲线，并说明该曲线上各特性区和特性点的物理意义 曲线见书P41，四个区域：①活性溶解区AB段：金属的自腐蚀电位Ecorr到临界钝化电位EPP之间，从A点开始，金属进行正常的阳极溶解，溶解速率受活化极化控制，点A对应电位为自腐蚀电位Ecorr，对应电流密度为金属腐蚀电流密度icorr，曲线的直线部分为塔菲尔直线，金属的阳极电流密度随电位升高而增大 ②活化-钝化过渡区BC段：点B对应的电位称为初始钝化电位Epp，也叫致钝电位。点B对应电流密度称为致钝电流密度ipp，当电极电位达到临界钝化电位Epp时，金属表面状态发生突变，电位继续增加，电流急剧下降 ③稳定钝化区CD：点C对应电位称为初始稳态钝化电位Ep，对应电流密度称为维钝密度ip，维钝电流密度基本与电极电位无关 ④过钝化区DE：点D对应电位称为过钝电位Ept，阳极电流密度再次随着电位的升高而增大 8.什么叫电偶腐蚀?用混合电位理论阐述其基本原理。影响电偶腐蚀的主要因素是什么? 答：电偶腐蚀：又称为接触腐蚀或异金属腐蚀，当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以发现，电位较负的金属腐蚀速率加大，而电位较正的金属腐蚀速率减缓和受到保护 原理：电偶腐蚀的推动力是电位差，而电偶腐蚀速率的大小与电偶电流成正比，如下式其中Ig是电偶电流强度，E0,c，E0,a是阴阳极金属偶接钱的稳定电位（腐蚀电位），Pc，Pa是阴阳极金属的极化率，Sc，Sa是阴阳极金属的面积，R为欧姆电阻，由此可知，点偶电流随电位差的增大和极化率、欧姆电阻的减小而减小，从而使阳极金属腐蚀速率加大，阴极金属腐蚀速率降低。腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电位较高的金属接触而产生阳极极化，其结果是溶解速度增加，而电位较高的金属，由于和电位较低的金属接触而产生阴极极化，结果是溶解速度下降，即受到了阴极保护。 腐蚀疲劳的特点：①腐蚀疲劳的S—N曲线与纯力学疲劳的S—N曲线形状不同，腐蚀疲劳不存在疲劳极限。 ②腐蚀疲劳与应力腐蚀不同，只要存在腐蚀介质，纯金属也能发生腐蚀疲劳。 ③腐蚀疲劳强度与抗拉强度间没有一定的联系。 ④腐蚀疲劳裂纹多起源于表而腐蚀坑或表面缺陷．往往成群出现，裂纹主要是穿晶型，并随腐蚀发展裂纹变宽。 ⑤腐蚀疲劳断口即有腐蚀的特征又有疲劳的特征(疲劳辉纹)、而纯力学疲劳断口有两种情况：对于塑性材料断口为纤维状，呈暗灰色；脆性材料断口呈现出一些结晶形状。 13．请根据下图解释阴极保护原理；