材料保护学概要.ppt

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2.2.2 耐蚀合金材料 ● 铝及铝合金 氧化膜对于处于固态和液态的铝均有良好的保护作用。当其受到损坏时,只要有足够的氧存在,氧化膜还可以“自愈”。只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会受到破坏。 铝在淡水、海水、浓硝酸、各种硝酸盐、汽油及许多有机物中都具有足够的耐蚀性。但在还原性环境、强酸、强碱中却不耐蚀 铝是活泼金属,其标准电位-1.67V。在空气中极易氧化,生成致密而坚固的氧化膜(Al2O3),厚度约为5~10×10-9m,熔点2050℃ 2.2.2 耐蚀合金材料 ● 铜及铜合金 铜及其合金的品种很多:分为四类:紫铜、黄铜、青铜和白铜 铜的标准电位0.34V,在空气中较稳定,耐蚀性较好。 黄铜:铜-锌合金,可加入少量锡、锰、铝等元素改善性能 锡能显著提高其对海水的耐蚀性,锡黄铜又称为海军黄铜; 加1-2%的锰能明显提高黄铜的工艺性能、强度和耐蚀性; 铝能提高黄铜强度、硬度和耐蚀性,但使塑性降低 青铜:早期铜-锡合金,除锌、镍以为的其它铜合金 锡青铜只有添加磷、锌、铅、镍和其它元素才有应用意义; 铝青铜耐腐蚀性能优于纯铜和锡青铜,耐腐蚀疲劳(弹簧) 白铜:铜-镍合金 2.2.2 耐蚀合金材料 ● 镍及镍合金 镍的标淮电位-0.25伏,比铁正,比铜负 在稀的非氧化性酸中例如在HCl,H2SO4中没有溶解氧的情况下有高的腐蚀稳定性。在氧化性的条件下,特别是在中性的和碱性的溶液中,镍能钝化,耐蚀性显著提高 镍基耐蚀合金:蒙乃尔合金(70%Ni,30%Cu) 哈氏合金(70%Ni,30%Mo) ● 钛及钛合金 继不锈钢和镍基合金之后,钛在化工装置中作为耐蚀结构材料 谢谢各位同学! * * * * 腐蚀疲劳(力学因素) 由于腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起的金属断裂破坏 特征 变动负荷:周期性变化 不存在疲劳极限,往往在很低应力下也会发生 腐蚀环境广,没有特定介质限制 裂纹形貌多为穿晶型,裂纹数量多,断面覆盖腐蚀产物 机理 力学-电化学混合过程 1.3.2 局部腐蚀 磨损腐蚀(力学因素) 腐蚀性流体和金属构件以较高速度做相对运动引起金属的腐蚀 类型:湍流腐蚀、空泡腐蚀和微振腐蚀 湍流腐蚀 流速达到湍流状态而导致的腐蚀,高速流体击穿了几乎静止的边界液膜 蚀坑方向与水流方向一致 1.3.2 局部腐蚀 空泡腐蚀(汽蚀) 腐蚀流体压力达到此温度饱和蒸汽压,会有气泡逸出。气泡在金属表面反复形成和崩溃引起“锤击”作用,最高可达140MPa以上,造成膜的破裂和晶粒剥落,引发腐蚀。 设备安装位置不当,流量过大或者入口管路阻力过大易发生 1.3.2 局部腐蚀 电偶腐蚀(异种金属组合因素) 异种金属彼此接触或者通过其他导体连接,在同一介质中,会造成接触部分腐蚀,电位较低的金属腐蚀速率增大,而电位较高的金属则减小 相当于两种不同电极构成了宏观腐蚀电池 机理 电位较低金属为阳极,电位较高金属为阴极。阳极金属发生溶解,而阴极金属得到了阴极保护 1.3.2 局部腐蚀 电偶腐蚀可诱导甚至加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等腐蚀过程的发生。 1.3.2 局部腐蚀 注意:面积比(大阴极、小阳极) 有效距离,溶液电阻的影响 具有不同腐蚀电位的材料 存在导电回路 条 件 电偶序:金属在一定条件下测得的稳定电位的相对大小,判断相对腐蚀倾向。 晶间腐蚀(焊接因素) 金属材料在特定的腐蚀介质中沿材料晶间产生的腐蚀,晶粒几乎不腐蚀 特征 不一定都发生在焊接结构上,但焊缝处晶间腐蚀最常见 腐蚀沿晶界纵深发展(约500nm范围),肉眼无法识别 危害性极大,完全损失了晶粒之间的结合强度 不锈钢材料最易发生,通常在热影响区熔合线附近 1.3.2 局部腐蚀 晶间腐蚀机理 贫铬理论 奥氏体不锈钢在敏化温度(600-900℃)长时间停留,晶界中的铬与碳反应析出,造成晶界贫铬。而晶粒中的铬扩散速度慢,最终在晶界处形成小阳极区域,在腐蚀介质作用下发生腐蚀 温度、时间均为重要的影响因素 1.3.2 局部腐蚀 材料角度 环境角度 介质处理、添加缓蚀剂 材料保护方法和技术 材料保护途径 界面角度 金属表面覆盖层 腐蚀理论角度 电化学保护 提高材料本身的耐蚀性 第2章 耐蚀材料 提高材料本身的耐蚀性 合理选材——耐蚀材料的正确使用和开发 合理设计——对材料进行防腐设计 2.1 金属耐蚀原理 2.1.1 纯金属的耐腐蚀特性 -0.414V :极易腐蚀,中性水溶液中不含氧,则发生氢去极化腐蚀。若含氧,同时还发生氧去极化腐蚀。 Al、Mg、Cr、V、Mn、Ti、Zn、Fe、K、Na、Zr -0.414~

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