武汉理工材料学课件-腐蚀与氧化.ppt

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1、腐蚀与氧化几乎所有材料在制备、加工和使用过程中都会与特定环境相接触。从物理化学方面考虑，材料或多或少地会与环境介质发生一系列相互作用，即材料在环境介质中会表现出特有的环境行为效应。在敞开物系中，腐蚀、氧化、磨损等是材料最基本的环境行为效应。这些效应直接影响材料的结构、性质及使用性能。第一节腐蚀第二节氧化－界面在金属氧化中的作用第三节辐射损伤本章主要介绍有关腐蚀及氧化的类型、产生原因、防止及抑制腐蚀氧化的途径等理论知识与技术，为材料性能最大限度地发挥提供必要的基础。第一节腐蚀1材料腐蚀的基本概念材料由于环境的作用而引起的破坏和变质过

2、程。2应力腐蚀(StressCorrosionCrack)金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。3晶间（晶界）腐蚀金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的局部腐蚀。一、材料腐蚀的基本概念材料发生腐蚀是一个热力学自发过程。金属腐蚀：金属和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏。高分子材料的腐蚀（老化）：高分子材料在加工、储存和使用过程中，由于内外因素的综合作用，其物理化学性能和机械性能逐渐变坏，以至最后丧失使用价值。广义材料腐蚀：指材料由于环境的作用而引起的破坏和变质过程。腐蚀的

3、类型与分类金属材料腐蚀高分子材料腐蚀(老化)无机非金属材料腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀。分为化学老化与物理老化。由于化学作用或物理作用所引起，耐蚀性与材料的化学成分、结晶状态、孔隙、结构以及腐蚀介质有关。特点：金属的腐蚀过程大多在金属的表面发生，并逐步向深处发展危害：全面腐蚀相对局部腐蚀其危险性小些，而局部腐蚀危险性极大腐蚀的类型与分类高分子材料腐蚀－老化化学老化：物理老化：化学介质或化学介质与其他因素(如力、光、热等)共同作用下所发生的高分子材料被破坏现象，主要发生主链的断裂，有时次价键的破坏也属化学老化。可分为化学过程和物理过程

4、引起的两种老化形式。玻璃态高聚物多数处于非平衡态，其凝聚态结构是不稳定的，在玻璃化转变温度Tg以下存放过程中会逐渐趋向稳定的平衡态，从而引起高聚物材料的物理力学性能随存放或使用时间而变化。由于物理作用而发生的可逆性的变化，不涉及分子结构的改变。表1高分子材料的腐蚀形式无机非金属材料腐蚀无机非金属材料除石墨以外，在与电解质溶液接触时不像金属那样形成原电池，故其腐蚀不是由电化学过程引起的，而往往是由于化学作用或物理作用所引起。孔隙会降低材料的耐腐蚀性，因为孔隙的存在会使材料接触介质的面积增大，腐蚀不仅可发生在表面上而且也发生在材料内部

5、，使得侵蚀作用明显增强。无机非金属材料的耐蚀性还与其结构有关。晶体结构的耐腐蚀性较无定型结构高。腐蚀的类型与分类材料腐蚀的特点金属是导体，腐蚀时多以金属离子溶解进入电解液的形式发生可用电化学过程来描述。金属的腐蚀过程大多在金属的表面发生，并逐步向深处发展。无机非金属材料的腐蚀则以材料与介质的化学反应为主，并与材料的组成、显微结构、结晶状态、腐蚀产物的性质等因素密切相关。高分子材料一般不导电，也不以离子形式溶解，周围的介质(气体、液体等)向材料内渗透扩散是腐蚀的主要原因。同时，高分子材料中的某些组分(如增塑剂、稳定剂等)也会从材料内

6、部向外扩散迁移，而溶于介质中。因此在考察高分子材料的腐蚀时，介质的渗入、渗入的介质与材料间的相互作用和材料组分的溶出等问题是必须考虑的首要问题。二、应力腐蚀1.应力腐蚀概述(英文缩写SCC，stresscorrosioncrack)2.应力腐蚀发生的条件和特征3.应力腐蚀机理4.应力腐蚀控制方法指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。是应力与环境共同作用下的腐蚀行为，是局部腐蚀的一大类型。分为：应力腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、湍流腐蚀、冲蚀等。在这类腐蚀中受拉应力作用的应力腐蚀是危害最大的局部腐蚀形式之一，材料会在

7、没有明显预兆的情况下突然断裂。应力腐蚀发生的条件和特征应力腐蚀发生的条件①敏感材料②特定的腐蚀介质③拉伸应力合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。对于某种合金，能发生应力腐蚀断裂与其所处的特定的腐蚀介质有关。而且介质中能引起SCC的物质浓度一般都很低拉伸应力有两个来源。一是残余应力(加工、冶炼、装配过程中产生)、温差产生的热应力及相变产生的相变应力；二是材料承受外加载荷造成的应力。另外，从电化学角度看，SCC在一定的临界电位范围内产生。应力腐蚀发生的条件和特征应力腐蚀断裂特征应力腐蚀断裂从宏观上属于脆性断裂。即使塑性很高的材料也无颈缩

8、、无杯锥状现象。由于腐蚀介质作用，断口表面颜色呈黑色或灰黑色。晶界断裂呈冰糖块状，穿晶断裂具有河流花样等特征。SCC断口微观特征较复杂，视具体合金与环境而定，显微断口上往往可见腐蚀坑及二次裂纹。SCC方式有穿晶断裂、晶界型断裂、穿晶与晶界混合型断裂