第三课材料的腐蚀失效形式与机理.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 2017.2 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， 从生活用品、工业生产到国防工业，腐蚀问题到处存 在。 可以说，凡有金属使用的地方，就有各种各样的 的腐蚀问题。尤其在工业生产中，由于介质性质，使 腐蚀问题变得更为严峻。腐蚀使金属设备发生局部泄 漏，导致报废，并且造成人员重大伤亡，危害性很大。 因此，腐蚀一直是世界各国高度重视并需解决的 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，腐蚀引起的损失占各国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》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，有院士提及：仅海 洋腐蚀引起的损失，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） 化学腐蚀是指物质在反应过程中无电流的产生。这 是材料表面与接触的物质直接发生氧化还原反应而被氧 化损耗的过程。比如，化工厂里的氯气与钢铁表面直接 反应生成了氯化铁： 3Cl +2Fe = 2FeCl 2 3 这种反应因没有电流产生, 故是一种化学腐蚀。 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引起的破坏， 这种反应称为电化学腐蚀。材料在电化学腐蚀过程中不 仅有电流产生，二个电极还发生电子的得失。比如，把 材料性能不均匀的铁棒浸在盐酸中，会发生如下反应： Fe + 2HCl → FeCl + H ↑ 2 2 该反应进一步可写成： + - 2+ - Fe + 2H + 2Cl → Fe + 2Cl + H2 ↑ - 在此电化学反应中，Cl 并未参与反应，真正的反应是： Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 ↑ 电化学反应式是：阳极: Fe  Fe2+ ＋2