复旦大学精品课程《材料分析》,材料腐蚀失效形式及机理复习精品材料.pdfVIP

第三章材料的腐蚀失效形式与机理 主 讲 人： 杨振国 单 位： 材料科学系 办 公 室： 先进材料楼407室 联系方式： zgyang@fudan.edu.cn （O） 复旦大学材料科学系 2015.2 第三章材料的腐蚀失效形式与机理 3.1 腐蚀的危害性 3.2 腐蚀机理和形式 3.3 全面腐蚀和局部腐蚀 3.4 应力作用下的腐蚀 3.5 苛性腐蚀（碱脆） 第三章材料的腐蚀失效形式与机理 3.1 腐蚀的危害性 ● 基本概况 所有材料都会与周围的环境介质发生相互作用， 故腐蚀问题遍及各行各业，从日常生活、工业生产、 国防工业等等，比比皆是。 凡有金属使用的地方，就有各种类型的腐蚀问题。 尤其在工业生产中，因介质性质使腐蚀变得更为严重。 腐蚀使完好的金属设备局部泄漏，导致报废，甚至造 成重大的人员伤亡事故，危害性极大。 因此，腐蚀问题一直是世界各国高度关注并应解 决的工程技术难题。 第三章材料的腐蚀失效形式与机理 ● 世界腐蚀损失巨大 1937年美国壳牌公司(Shell Company)在比利时 布鲁塞尔举办的一次腐蚀展览会上放了如下一块展牌： 当你读此展牌时，760公斤铁已被腐蚀掉，即当 你用不到5秒钟的时间读这块牌时，大约一吨铁已被 腐蚀掉了。 可以推算，世界每年因腐蚀造成的金属材料损失至 少1亿吨以上，腐蚀损失占各国GDP的2-4%。 ● 我国腐蚀损失更惊人 据2002年中国工程院咨询项目 《中国工业和自然环境 腐蚀问题的调查和对策》的统计，我国当年因腐蚀造成的直 接经济损失超过5000亿元。2013年7月，某院士说仅海洋 腐蚀引起的经济损失，我国每年就超过1.5万亿元人民币。 第三章材料的腐蚀失效形式与机理 3.2 腐蚀机理和形式 3.2.1 腐蚀机理 （corrosion mechanism ） 腐蚀是指材料与环境发生化学反应或电化学反应所 造成的破坏（DIN 50900-2002）。 按腐蚀反应机理，腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀. 1. 化学腐蚀 （chemical corrosion） 化学反应是指反应前后无电子转移，原子价数不发 生增减，即反应过程没有电流的产生。例如，硝酸银和 氯化钠的反应： AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3 + - + - + - + - Ag + NO3 + Na + Cl → Ag Cl ↓ + Na + NO3 + - 上述反应中，真正参与反应的是Ag 、Cl ，原子价 没有变化：无氧化反应或还原反应，因而是化学反应。 第三章材料的腐蚀失效形式与机理 2. 电化学腐蚀(electrochemical corrosion) 材料表面与环境介质发生电化学反应而引起的破 坏。其特点是在腐蚀过程中有电流的产生，反应前后包 含了电子转移、原子价数发生增减，这是典型的电化学 反应。例如，金属锌溶解于盐酸中： Zn + 2HCl → ZnCl + H ↑ 2 2 该反应可进一步写成： 2Zn + 2H+ + 2Cl- → Zn2+ Cl2- + H2 ↑ - 此反应中，Cl 未参与反应，实际的反应是： Zn +