材料腐蚀与防护习题

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1、第一章高温氧化金属的氧化：金属与氧化性介质反应生成氧化物的过程影响因素：内在的因素：金属成分，金属微观结构，表面处理状态等外在的因素：温度，气体成分，压力，流速等。研究方法：热力学:高温环境中反应的可能性。动力学：氧化反应的规律与速度。热力学基本原理M+O2=MO2DG=DG0+RTlnKVantHoff等温方程式DG0-T图（1）读出任意温度下金属氧化反应的标准自由能变化值（2）判断各种金属氧化物的化学稳定性（3）预测金属元素在不同气氛中氧化的可能性Ellingham-Richardson图优点：可方便地判断在不同温度和氧分压下纯金属发生氧化反应并生成单一氧化物的可能性。缺点：不能处理实际的

2、复杂情况。(1)气氛复杂,包含两种或两种以上的反应元素。(2)实用金属材料多数为合金，所含金属元素的种类和百分含量不同。(3)一种纯金属可能形成多种氧化物。(4)氧化物也不完全都是凝聚相(如挥发性氧化物)。(5)腐蚀产物相间存在互溶和反应。1、动力学测量方法氧化速度的表征：（1）金属的消耗量（2）氧的消耗量（3）生成的氧化物的量氧的消耗量1．重量法I.不连续称重法II.连续称重法–热天平2．容量法3．压力法2、氧化的动力学规律ü直线规律y=ktü抛物线规律y2=2ktü立方规律y3=3ktü对数规律y=k×ln(t+c1)+c2ü反对数规律1/y=c-k×lnt3.抛物线速度常数的影响因素(1

3、)、温度的影响(2)氧分压的影响(3)扩散系数的影响(4)合金成分的影响合金发生内氧化具备的必要条件:(1)基体金属对氧有一定的溶解度;(2)BOb的标准生成自由能必须比基体金属氧化物的标准生成自由能更负;(3)氧化反应的自由能变化必须是负的;(4)合金的溶质浓度必须低于某一临界值1、Fe的氧化纯铁在570oC以上氧化时，生成FeO、Fe2O3、Fe3O4三层氧化膜，在570oC以下氧化时，生成Fe2O3、Fe3O4两层氧化膜，热腐蚀是金属材料在高温含硫的燃气工作条件下与沉积在其表面的盐发生反应而引起的高温腐蚀形态。三、热腐蚀影响因素及控制措施1影响因素（1）合金成分（2）温度可以以不同的方式

4、影响热腐蚀过程。（3）气体成分（4）盐成分与沉积速度（5）其它因素2控制措施(1)控制环境中的盐和其它杂质的含量(2)选择适当的抗热腐蚀的合金Cr;Al;W、Mo;Co、Ta;Ti、Nb、Si;稀土元素(3)合金表面施加防护涂层1.5高温氧化防护涂层1、扩散涂层（Diffusioncoatings）2、覆盖涂层（Overlaycoatings）第二章金属的电化学腐蚀通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极；进行还原反应的电极就叫做阴极。由此表明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成：1、阳极过程：金属溶解，以

5、离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；2、阴极过程：从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；3、电流的流动：金属部分：电子由阳极流向阴极；溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移。4、腐蚀电池的类型可以把腐蚀电池分为两大类：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1）、异金属接触电池2）、浓差电池3）、温差电池二、微观腐蚀电池在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的1、金属化学成分的不均匀性2、组织结构的不均匀性3、物理状态的不均匀性4、金属表面膜的不完整性当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度

6、规定为25°C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为标准电位。由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的极化作用。当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化。消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化极化分类：电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致浓度极化：电子转移步骤快，而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤电阻极化：

7、电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。产生阳极极化的原因：1、阳极的电化学极化2、阳极的浓度极化3、阳极的电阻极化。析氢腐蚀以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为氢离子去极化腐蚀吸氧腐蚀以氧作为去极化剂的腐蚀过程，称为氧去极化腐蚀氢去极化腐蚀的特征1、阴极反应的浓度极化小,一般可以忽略。2、与溶液PH值关系很大。3、与金属材料的本质及表面状态有关。4、与阴极面积有关。5、与温度有关