材料概論周達(dá)飛二實(shí)用教案

1、材料的環(huán)境(hunjng)劣化材料制造過(guò)程、施工、應(yīng)用過(guò)程中的廢氣、廢液、廢物和廢棄物對(duì)環(huán)境(hunjng)的破壞作用第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第1頁(yè)/共30頁(yè)第一頁(yè)，共31頁(yè)。7.1 金屬材料(cilio)的腐蝕與防護(hù)腐蝕是材料(cilio)通過(guò)與環(huán)境作用導(dǎo)致的性質(zhì)劣化。生銹僅是副產(chǎn)物。金屬的腐蝕是金屬回歸自然的礦石狀態(tài)的過(guò)程。 電化學(xué)作用金屬的腐蝕是電化學(xué)過(guò)程。圖7-1鋼在鹽酸中的腐蝕：Fe + 2H+ + 2Cl (Fe2+ + 2Cl) FeCl2 + (2H+ 2e)H2鋼在水中：4Fe + 6H2O + 3O2 4Fe(OH)32Fe(OH)3

2、Fe2O3 3H2O電池對(duì)電極（半電池）標(biāo)準(zhǔn)電池第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第2頁(yè)/共30頁(yè)第二頁(yè)，共31頁(yè)。* 電化學(xué)腐蝕的基本條件：*金屬在電解電池的陰極發(fā)生(fshng)氧化*某種離子會(huì)在陽(yáng)極還原*陰極與陽(yáng)極之間存在電位*存在電解質(zhì) 圖72*電回路必須閉合（即陰極與陽(yáng)極之間必須連通）第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第3頁(yè)/共30頁(yè)第三頁(yè)，共31頁(yè)。 影響腐蝕的因素腐蝕不是材料固有的性質(zhì)，它是特定環(huán)境下材料相互作用的結(jié)果?；瘜W(xué)組成對(duì)腐蝕的影響是巨大的。金、鉻、鐵、聚乙烯在水中的腐蝕行為大不相同，原因在于熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力。G = -

3、nFE自由能為負(fù)值，腐蝕過(guò)程自發(fā)進(jìn)行；為正值，就不會(huì)自發(fā)發(fā)生，須提供(tgng)能量第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第4頁(yè)/共30頁(yè)第四頁(yè)，共31頁(yè)。* 結(jié)構(gòu)因素*對(duì)于合金，有：*化學(xué)組成的差別(chbi)*相的差別(chbi)*雜質(zhì)*冷加工*不均勻應(yīng)力*凡存在物理的或化學(xué)上的不均勻因素都會(huì)形成電池的兩極。第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第5頁(yè)/共30頁(yè)第五頁(yè)，共31頁(yè)。* 鈍性*抑制電化學(xué)作用的特定金屬表面狀態(tài)。*鈍化膜可在空氣中自發(fā)生成，但因受表面的磨擦、沖擊(chngj)、流體沖刷等遭到破壞。第七章第七章 材料材料(cilio)

4、(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第6頁(yè)/共30頁(yè)第六頁(yè)，共31頁(yè)。* 極化*電流增加或減少引起電位變化的現(xiàn)象。*活化極化電極反應(yīng)的某一步驟需要活化而被遲滯的現(xiàn)象。*濃度極化電極表面反應(yīng)物種數(shù)量不足的現(xiàn)象。*IR降由于(yuy)電解質(zhì)內(nèi)部的阻力導(dǎo)致的電位下降。第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第7頁(yè)/共30頁(yè)第七頁(yè)，共31頁(yè)。 腐蝕的類型均勻腐蝕表面全面接觸腐蝕劑時(shí)發(fā)生 圖73 小孔腐蝕導(dǎo)致局部穿孔的腐蝕現(xiàn)象圖74間隙(jin x)腐蝕金屬-金屬間隙(jin x)或金屬-非金屬間隙(jin x)中的局部腐蝕圖75電偶腐蝕兩種不同金屬如果在電解質(zhì)中相接觸，正好符合電化學(xué)電池的

5、條件，一個(gè)構(gòu)成陰極，一個(gè)構(gòu)成陽(yáng)極圖76圖77第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第8頁(yè)/共30頁(yè)第八頁(yè)，共31頁(yè)。 腐蝕的類型應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂靜態(tài)應(yīng)力下（殘余的或施加的）腐蝕誘導(dǎo)的自發(fā)(zf)開(kāi)裂圖78只發(fā)生開(kāi)裂，不發(fā)生材料的損失晶間腐蝕發(fā)生于金屬晶粒邊界的腐蝕圖79脫合金化合金中某一組脫離了材料，使微組織發(fā)生變化的一種腐蝕圖710第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第9頁(yè)/共30頁(yè)第九頁(yè)，共31頁(yè)。* 磨蝕*液體沖刷流體平行于材料表面的流動(dòng)造成表面材料的損失*圖711*液體沖擊垂直于材料表面的沖擊作用造成表面物質(zhì)的損失*圖712*淤漿磨蝕淤漿中

6、固體粒子對(duì)材料的磨擦造成的*圖713*空化磨蝕水中氣泡(qpo)的爆裂對(duì)表面攻擊引起的*圖714*磨振磨蝕材料間小振幅的往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成的磨蝕*圖715第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第10頁(yè)/共30頁(yè)第十頁(yè)，共31頁(yè)。 腐蝕的防護(hù)材料處理環(huán)境控制(kngzh)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素圖716 圖717第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第11頁(yè)/共30頁(yè)第十一頁(yè)，共31頁(yè)。7.2 其他材料與環(huán)境的相互作用(zuyng) 高分子材料的環(huán)境劣化熱、光、輻射、氣候等環(huán)境和化學(xué)環(huán)境作用(zuyng)下，高分子材料會(huì)發(fā)生各種變化。表72 表73 表7

7、4 圖718第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第12頁(yè)/共30頁(yè)第十二頁(yè)，共31頁(yè)。 環(huán)境與廢棄高分子材料白色污染 黑色污染減少來(lái)源回收(hushu)利用焚燒發(fā)電堆肥與填埋第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第13頁(yè)/共30頁(yè)第十三頁(yè)，共31頁(yè)。 陶瓷的環(huán)境劣化氫氟酸、高溫、水汽、熱等作用陶瓷的解離(ji l)腐蝕玻璃的應(yīng)力腐蝕第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第14頁(yè)/共30頁(yè)第十四頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-1 金屬(jnsh)的電化學(xué)腐蝕第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第15頁(yè)/共30

8、頁(yè)第十五頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-2 氧化物膜導(dǎo)致(dozh)的腐蝕第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第16頁(yè)/共30頁(yè)第十六頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-3 均勻(jnyn)腐蝕 圖7-4 小孔腐蝕第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第17頁(yè)/共30頁(yè)第十七頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-5 間隙(jin x)腐蝕 圖7-6 電偶腐蝕第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第18頁(yè)/共30頁(yè)第十八頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-7 海水中的金屬(jnsh)電偶序第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第19頁(yè)/共30頁(yè)第十九頁(yè)，共31

9、頁(yè)。圖7-8 腐蝕應(yīng)力(yngl)開(kāi)裂 圖7-9 晶界腐蝕第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第20頁(yè)/共30頁(yè)第二十頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-10 脫合金化 圖7-11 液體沖刷(chngshu)造成的磨蝕第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第21頁(yè)/共30頁(yè)第二十一頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-12 液體沖擊造成(zo chn)的磨蝕 圖7-13 淤漿磨蝕第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第22頁(yè)/共30頁(yè)第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-14 空化磨蝕(m sh) 圖7-15 磨振磨蝕(m sh)第七章第七章 材料材料(cilio

10、)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第23頁(yè)/共30頁(yè)第二十三頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-16 設(shè)計(jì)(shj)中的防腐措施第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第24頁(yè)/共30頁(yè)第二十四頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-17 陽(yáng)極(yngj)保護(hù)與陰極保護(hù)第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第25頁(yè)/共30頁(yè)第二十五頁(yè)，共31頁(yè)。圖7-18 不同高分子材料結(jié)構(gòu)(jigu)對(duì)輻射的相對(duì)敏感性第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境第26頁(yè)/共30頁(yè)第二十六頁(yè)，共31頁(yè)。第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境表 72 一些化學(xué)鍵的鍵

11、長(zhǎng)與鍵能化學(xué)鍵鍵長(zhǎng)（nm）鍵能（kcal/mol）注OO0.13235SiSi0.23542.5SS0.190.2164CN0.14773CCl0.17781CC0.15483CO0.14686NH0.10193CH0.11099CF0.1320.139103123OH0.096111CC0.134146CO0.121179CO0.115213注1Kcal / mol= 4.18KJ/ mol第27頁(yè)/共30頁(yè)第二十七頁(yè)，共31頁(yè)。第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境表 7-3 一些高分子材料的熱降解速率常數(shù)高分子材料Th（C）K350（%/min）聚四氟乙烯5090

12、.0000052聚苯4320.002聚乙烯4140.004聚丙烯3870.069聚甲基丙烯酸甲酯3275.2聚氯乙烯260170第28頁(yè)/共30頁(yè)第二十八頁(yè)，共31頁(yè)。第七章第七章 材料材料(cilio)(cilio)與環(huán)境與環(huán)境表 7-4 輻射作用下高分子材料的反應(yīng)發(fā)生交聯(lián)的高分子材料發(fā)生降解的高分子材料聚乙烯聚異丁烯聚丙烯酸聚甲基苯乙烯聚丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酰胺聚甲基丙烯酸天然橡膠聚偏氯乙烯氯丁橡膠聚三氟氯乙烯聚二甲基硅氧烷纖維素苯乙烯丙烯腈共聚物聚四氟乙烯聚丙烯第29頁(yè)/共30頁(yè)第二十九頁(yè)，共31頁(yè)。謝謝您的觀看(gunkn)！第30頁(yè)/共30頁(yè)第三十頁(yè)，共31頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)材料的環(huán)境(hunjng)劣化?；瘜W(xué)組成對(duì)腐蝕的影響是巨大的。金、鉻