金属材料腐蚀磨损课件.ppt

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1、—摩擦学基本原理与应用金属材料的腐蚀磨损行为、防护技术与评价方法南昌航空大学材料科学与工程学院070125班蔡剑腐蚀磨损概述腐蚀磨损的测试研究方法腐蚀磨损的防护控制方法金属腐蚀磨损研究前景金属的腐蚀磨损金属材料的腐蚀磨损行为、防护技术与评价方法1腐蚀磨损概述1腐蚀磨损概述1.1腐蚀磨损定义和分类腐蚀磨损（CorrosionWear）——指“摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象”，实际工况中，腐蚀磨损往往受限于材料因素(材料的成分、组织

2、、力学性能、物化性能等)、电化学因素(腐蚀介质的种类、浓度、pH值等)、力学因素(载荷、速度等)和环境因素(温度及压力等)等的影响。腐蚀磨损行为与纯腐蚀行为和纯磨损行为均有很大差异。根据腐蚀介质的不同，腐蚀磨损可分为化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损两大类。（1）化学腐蚀磨损—在气体介质中的腐蚀磨损实际上以氧化磨损为主，主要是金属表面与气体介质发生氧化反应，在表面生成氧化膜，随后在磨料或微凸体作用下被去除的过程。根据膜的机械性质不同，氧化磨损模型主要有脆性氧化膜和氧化磨损模型和韧性氧化膜的氧化磨损两类。。图1

3、脆性膜的氧化磨损示意图图2韧性膜的氧化磨损示意图1腐蚀磨损概述（2）电化学腐蚀磨损—电化学腐蚀磨损由于涉及的因素较多，是一个比氧化磨损更为复杂的过程，根据电化学腐蚀磨损过程中材料被去除的特点，人们提出了机械去除模型和腐蚀去除模型。图3均匀腐蚀条件下的腐蚀磨损模型图4相界面腐蚀的腐蚀磨损模型a）材料的机械去除模型1腐蚀磨损概述b）材料的腐蚀去除模型图5应变差异腐蚀电池模型图6电偶腐蚀电池模型1腐蚀磨损概述1.2腐蚀磨损的研究背景和现状腐蚀磨损现象广泛存在于石油、化工、煤矿、电力、冶金等工业领域的机械设备中

4、，是造成材料损失和设备失效的主要原因之一。据报道，美国每年约有23万吨钢材，全世界仅在选矿设备这一项就有45万吨钢因腐蚀磨损而受到破坏，如同时考虑其它工业部门的腐蚀磨损，无疑是一个巨大的经济损失。腐蚀磨损造成材料的加速损坏已经引起了人们极大的关注和重视。但由于腐蚀磨损是一个物理、机械、化学和电化学作用的综合作用，各种因素的影响错综复杂，这就给研究工作带来了极大的困难，近几十年来人们不断探索并就此问题进行了一些初步研究。1腐蚀磨损概述P.F.Weiser等人用CF-8铸铁在硫酸砂浆与单独硫酸腐蚀和单独湿磨

5、料磨损条件下进行对比试验，结果表明，材料的腐蚀磨损速度是纯腐蚀和纯磨损速度之和的8-35倍。K.Y.Kim等人用电化学方法研究了材料在腐蚀磨损条件下的腐蚀行为，发现磨料的机械作用使腐蚀速度增加了2-4个数量级。陈文革研究了M50NiL和16CrNi4Mo铜经不同工艺热处理对气蚀和腐蚀性能的影响，结果表明两种钢抗气蚀性能最佳的处理工艺都是低温淬火加低温回火。张天成、姜晓霞等人测量了不同载荷下40Cr钢和304不锈钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀磨损率，用Tafel法和极化阻率法测定了静态及磨损状态下的腐蚀

6、率，并用浸泡实验结果予以了修正。定量分析了两种材料在溶液中的腐蚀磨损交互作用。1腐蚀磨损概述2金属的腐蚀磨损2金属的腐蚀磨损2.1腐蚀磨损机理金属腐蚀磨损机理的研究一直是人们争议的焦点，早期人们提出的“表面膜机械去除模型”和“氢致磨损理论”并不能解释腐蚀磨损材料流失形式中出现的各种问题，之后人们都把腐蚀磨损机理的研究集中在金属表面膜的性能、修复及再生速率上，但实际上表面膜破坏及修复的电化学研究结果也并不能圆满的解释腐蚀磨损的各种问题。大量的实验和工程实践逐渐使人们认识到腐蚀磨损研究的核心应该是腐蚀和磨损

7、的交互作用（协同效应），而不是表面膜的行为。2.1.1腐蚀磨损交互作用的定量描述在单纯的腐蚀作用中，失重与腐蚀时间的关系通常是凹曲线，而一般的干磨损（在空气中磨损）材料流失量与载荷（速度）大多呈线性关系。腐蚀磨损则不符合这两种规律，它们间的交互作用通常都表现为加速，用下式表示：W=Wcorr+Wwear+△W△W=△Wc+△Ww式中W—腐蚀磨损造成材料的总流失量；Wcorr—单纯的腐蚀失重（静态下腐蚀）;Wwear—单纯的磨损失重（在空气中干磨损）;△W—交互作用失重;△Ww—腐蚀对磨损的加速（磨损增量

8、）;△Wc—磨损对腐蚀的加速（腐蚀增量）;2金属的腐蚀磨损从前面的公式可以得出：腐蚀磨损造成的材料流失量绝不是单纯腐蚀及干磨损失重之和，而且实践证明，它们之间的交互作用(协同作用)即腐蚀加速磨损，磨损促进腐蚀，从而加速材料的破坏的作用比单纯腐蚀和磨损对材料的破坏作用大得多。因此要控制腐蚀磨损就必须弄清二者交互作用的机制，即发生和发展过程，才能从材料选择、表面处理、各种保护措施及机械结构设计上寻求对策。2金属的腐蚀磨损2.1.2磨损加速腐蚀磨