金属腐蚀学原理教案详解.doc

课程名称 (Title for Course) 金属腐蚀学 Theory of Corrosion Science for Metals 1. 教材：金属腐蚀学原理 作者：刘秀晨，安成强 出版社：北京理工大学出版社 2. Teaching material: corrosion for science and engineering Authors: Kenneth R Trethewey, John Chamberlain Publishing company: Addison Wesley Longman Limited 主讲人：孙杰 (Lecturer: Jie SUN) 时间：2006-2007学年第一学期 (Time: The first semester in 2006-2007 academic year) 授课班级 (Teaching class: 第一章 绪论 第一节 腐蚀的基本概念 研究对象：金属腐蚀学是一门研究金属材料在与其周围环境下发生破坏以及如何减缓或者防止这种破坏的一门科学。 金属材料最常见也最重要的三种破坏形式： （1）断裂（fracture） 指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发生的破坏。可以分为脆性断裂、塑性断裂、沿晶断裂、穿晶断裂、机械断裂等。一般指结构材料。 （2）磨损（wear and tear） 指金属表面与其相接触的物体或与其周围环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗或破坏。这是一个渐变的过程。 （3）腐蚀（corrosion） 指金属在与其周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。 其定义为：金属与周围环境（介质）之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。 金属腐蚀学是在金属学、金属物理、物理化学、电化学、力学等学科基础上发展起来的一门综合性的边缘科学，学习金属腐蚀学的主要目的和内容是： 研究和了解金属材料与环境介质作用的普遍规律，从热力学的角度研究腐蚀进行的可能性，从动力学方面研究腐蚀进行的速度和机理。研究和了解金属在各种条件下发生的原因以及控制或防止金属腐蚀的各种措施。研究和掌握金属腐蚀速度的测试方法和技术，制定腐蚀评定方法和防护措施的各种标准，发展腐蚀和现场监控技术等。 研究金属腐蚀具有重要的意义。例如，航空发动机的腐蚀与控制。钢铁的腐蚀与控制。等等。 第二节 腐蚀的分类方法 一、按腐蚀的环境分类 1．干腐蚀（dry corrosion化学机理）： （1）失泽（tarnish）：金属在露点以上的常温干燥气体中腐蚀（氧化），生成很薄的表面腐蚀产物，使金属失去光泽，主要为化学腐蚀的机理。 （2）高温氧化（high temperature oxidation）：金属在高温气体中腐蚀（氧化），有时生成很厚的氧化皮（scaling）。在热应力和机械应力作用下引起氧化皮剥落（spalling）。属于高温腐蚀（high temperature corrosion）。 2．湿腐蚀（wet corrosion） 湿腐蚀主要是指潮湿环境和含水的介质中的腐蚀。绝大部分常温腐蚀（ordinary temperature corrosion）属于这一种。一般为电化学腐蚀机理。分为： （1）自然环境下的腐蚀 大气腐蚀（atmospheric corrosion） 土壤腐蚀（soil corrosion） 海水腐蚀（corrosion in sea water） 微生物腐蚀（microbial corrosion） （2）工业介质中的腐蚀 酸、碱、盐溶液中的腐蚀 工业水中的腐蚀 高温高压水中的腐蚀 3．无水有机液体和气体中的腐蚀，为化学腐蚀机理。 （1）卤代烃中的腐蚀，如Al在CCl4和CHCl3中的腐蚀。 （2）醇中的腐蚀，如Al在乙醇中，Mg和Ti在甲醇中的腐蚀 这类腐蚀介质都是非电解质，不管是液体或是气体，腐蚀反应都是相同的。在这些反应中，水起到了缓蚀剂（inhibitor）的作用。但是一般产生的腐蚀，都是由于有痕量水的存在，腐蚀反应的发生都是在痕量水中进行，水中有金属离子存在，因此属于电化学腐蚀机理。 4．熔盐和熔渣中的腐蚀，一般属于电化学腐蚀机制。 5．熔融金属中的腐蚀，为物理腐蚀机制。 二、按腐蚀机理分类 1．化学腐蚀（chemical corrosion） 化学腐蚀是金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应历程为金属的原子与氧化剂直接发生氧化还原反应，生成腐蚀产物。电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的，没有电流产生。 2．电化学腐蚀（electrochemical corrosion） 指金属表面与离子导电的介质（电解质）发生电化学反应而引起的破坏。任何以电化学机理进行的腐