材料科学与工程Chapter-12材料-环境的相互作用.pptVIP

《材料科学与工程导论》讲义GoogleConfidentialandProprietary材料-环境的相互作用*Evenifthepresent,thematchdoesnotstopchangesthepage.

即使现在，对手也不停地翻动书页。*材料与环境实例铝合金上生成了粘附性很好的保护性氧化物铜作为屋顶的覆盖材料美国由于腐蚀造成的损失1500亿美元/年1.引言*2.液-固反应电荷转移是否在反应机制中起重要作用（1）电化学腐蚀（2）直接溶解机制：涉及固体在周围液态环境中的溶解而没有实质性的电荷转移（3）静态疲劳机制硅酸盐在含水环境中强度随时间的延长而下降*静态疲劳机制在持续载荷而不是循环载荷条件下发生的化学破坏，而不是力学破坏。对于静态疲劳，在恒定应力下腐蚀速率表示断裂时间的倒数为断裂时间*直接溶解机制（1）对于聚合物和有机材料的直接溶解，通常的设计规则之一为“相似相溶”（2）特种陶瓷对于侵蚀性环境的抗力可用其键的强度来衡量。（3）液态金属致脆*电化学腐蚀基本原理在《物理化学》中已经学习过应用分析：（1）罪证实验室能够将磨掉的枪支序列号“奇迹”地显现出来（2）抛光过的珠光体组织经过酸“侵蚀”以后，珠光体组织变得清晰（3）低Cu含量的Al-Cu二元合金比高Cu含量的类似合金更耐蚀*各种腐蚀类型（1-4）均匀腐蚀；电偶腐蚀；浓差电池；点蚀和缝隙腐蚀（5）氢脆（6）应力促进的腐蚀*氢脆氢可以与金属直接反应产生脆性氢化物相，这在钛和其他HCP以及一些BCC金属中比较常见。氢离子能够迁移到位错处，并与位错相互作用，降低其迁移率，导致延展性降低。导致阴极的性能下降。（往往被误解为阳极腐蚀）*设计：用在木浆处理中的搅拌叶片的力学性能很快失效。叶片是用普碳钢制造，浆液中含有高浓度的硫化氢。为减少预计的腐蚀问题所做的所有努力却只提高了搅拌叶片的失效速率。请给出问题的解答。*腐蚀的防护（1）温度（2）选材（3）改进设计（4）阴极保护（5）使用保护性涂层（6）缓释剂*许多工程材料使用在气体环境而非液体环境中。考察气体侵蚀的特点和机制，讨论减少这种环境破坏的设计策略。3.直接气体侵蚀（气-固反应）*（1）环境气体对成键结构的改变实例：汽车轮胎侧壁在“正常”环境中开裂弹性体主干的碳链上含有未饱和的双键，环境中的氧（或者硫）就可能与这些键反应，生成附加的交联。交联密度增大，会降低橡胶的塑性。（弹性体在应力下更容易发生键的破坏和开裂）。紫外线加速氧化。光致氧化对策：轮胎添加炭黑，部分阻挡紫外线，减缓破坏。*（2）气体反应产物的形成实例：钢在氧气环境中容易脱碳，导致在靠近表面生成贫碳区（比基体钢材软），从而降低了耐磨性。*（3）保护性和非保护性固态氧化物能够保护基体材料的固态氧化物必须是连续的、粘附良好的，并且能将材料完全覆盖。皮林-贝德沃兹比（PB）：1mol氧化物所占的体积除以用来产生1mol氧化物所消耗的金属体积。1PB2.3*（4）改进耐气体侵蚀性的方法基本方法：选用最好的材料，必要的话改进材料的成分；改进使用环境的成分；使用涂层。实例;氧化物Fe2O3的生长速率受到O2-通过氧化物的空位辅助的扩散所控制，试建议一种能降低Fe氧化速率。对策：通过降低氧化物中氧空位浓度来阻滞O2-扩散。可以添加MO2的氧化物。注意还要遵守休姆-罗瑟里法则。可以加ZrO2。《材料科学与工程导论》讲义GoogleConfidentialandProprietary