金屬腐蝕與防護

1、精品1 、海洋環(huán)境分為幾個區(qū)帶，各個區(qū)帶的腐蝕特點，碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、有色合金的腐蝕形態(tài)？（海洋環(huán)境腐蝕形態(tài)：不銹鋼、C 鋼、有色金屬）答：海洋環(huán)境分為五個區(qū)帶：1 ，海洋大氣區(qū)2 ，海水飛濺帶：干濕交替，機械沖刷，氣泡腐蝕，為腐蝕最嚴重區(qū)。3 ，海水潮差帶：干濕交替，海生物附著。4 ，全浸區(qū)。5 ，海泥帶：海生物，腐蝕性氣體有八種腐蝕形態(tài)：點蝕、縫隙腐蝕、點偶腐蝕、選擇性腐蝕、磨損腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞。碳鋼、低合金鋼在海洋環(huán)境中以全面腐蝕（均勻腐蝕）為主，以點蝕、縫隙腐蝕為輔；不銹鋼在海洋環(huán)境中故意局部腐蝕為主，如點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕等；銅及銅合金以全面腐蝕、點蝕、縫

2、隙腐蝕、脫成分（鋅）腐蝕為主；有色金屬材料鋁合金以縫隙、應力、剝落腐蝕為主；鈦及鈦合金以應力腐蝕為主。2 、在海洋環(huán)境下，金屬的防護方法？答：根據環(huán)境合理選用材料：選擇的依據有：設備 （1 ）設備的用途 （2）加工要求和加工量 （3 ）設備在整個裝置中所占的地位，以及各設備之間的相互影響（4）是否易于檢查、修理或更換（5 ）計劃的使用壽命；腐蝕環(huán)境： 1 ）介質的種類、濃度、溫度、壓力、流速、充氣情況等（2）原料和工藝水中的雜質； 設備局部區(qū)域 (如縫隙、死角 )內介質的濃縮、雜質的富集、以及可能的局部過熱或局部溫度偏低；介質條件變化的幅度等；腐蝕影響： (1) 可能發(fā)生的腐蝕類型 (2) 對

3、全面腐蝕有良好耐蝕性的材料，如不銹鋼，要特別注意可能發(fā)生的局部腐蝕問題。(3) 腐蝕破壞的后果從產品設計的角度：所謂防腐蝕設計，包括在設備結構設計和強度校核中考慮腐蝕控制的要求，在設計中為準備采用的防護技術( 如覆蓋層 )提供必要的實施條件，對加工制造技術提出指示性意見等。腐蝕控制對結構設計的一般要求：（ 1 ）設備的結構應盡可能簡單，減少腐蝕電池形成的機會。 （ 2）從防腐蝕角度看，整體結構比分段結構好。（ 3）設備的表面狀態(tài)應當均勻、平滑、清潔，突出的緊固件的數目愈少愈好。(4) 結構上應盡量避免縫隙、死角、坑洼、液體停滯、應力集中、局部過熱等不均勻因素。 （ 5 ）注意材料的相容性和設備

4、之間的相互腐蝕性影響。 （ 6）采用覆蓋層保護的設備 (如襯里設備 )有要足夠的強度和剛度，使用中不能變形。 （7 ）幾何結構應方便設備清洗，維修和防腐蝕施工。感謝下載載精品采用電化學保護：根據電化學腐蝕原理，依靠外部電流的流入改變金屬的電位，從而降低金屬腐蝕速度的一種材料保護技術。電化學保護分為陰極保護和陽極保護兩類。陰極保護。通過降低金屬電位而達到保護目的的，稱為陰極保護。根據保護電流的來源，陰極保護有外加電流法和犧牲陽極法。外加電流法是由外部直流電源提供保護電流，電源的負極連接保護對象，正極連接輔助陽極，通過電解質環(huán)境構成電流回路。犧牲陽極法是依靠電位負于保護對象的金屬（犧牲陽極）自身消

5、耗來提供保護電流，保護對象直接與犧牲陽極連接，在電解質環(huán)境中構成保護電流回路。陰極保護主要用于防止土壤、海水等中性介質中的金屬腐蝕。陽極保護。通過提高可鈍化金屬的電位使其進入鈍態(tài)而達到保護目的的，稱為陽極保護。應用表面改性：采用磷化、氧化、氮化、鈍化和外加表面涂層等方法進行表面改性，如熱噴涂、電鍍、化學鍍等，如熱噴涂鋅鋁及其合金涂層，它不僅可提供一種鋁屏蔽層,而且一旦涂層受到破壞,還可以作為犧牲陽極保護所出現(xiàn)的漏涂區(qū)應用涂覆技術：涂覆耐蝕涂料，如環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、氯化橡膠涂料、富鋅底漆、紅丹漆、磷酸鋅涂料等等。3 、金屬氧化初期氧化機制及薄膜、二維、三維生長？答：分三個階段： 1 、氧的吸

6、附，化學吸附和物理吸附；純凈的金屬表面結構不同于金屬晶體內部，表面相鄰的原子較少，價鍵不飽和，所以表面的活性較高。這種活性依賴于結晶的取向并影響表面能、電子的功函數等性質。表面的原子受到不對稱的力，這使得表面層的原子排列與內層原子不同，形成所謂表面結構。物理吸附依靠范德華力，吸附涵變比較低；化學吸附過程中，吸附粒子與表面原子之間形成了化學鍵。物理吸附無需活化能，只要分子碰撞到表面上即可發(fā)生，而化學吸附過長較慢，涉及活化能。當氣體與純凈的金屬表面相互作用時，往往呈現(xiàn)極迅速的化學吸附，這是表面處于非飽和狀態(tài)，化學吸附無需多大的活化能?；瘜W吸附比物理吸附具有更大的選擇性。在純凈的金屬表面化學吸附往往

7、發(fā)生在某些特定的位置，與晶向、棱邊、扭節(jié)等表面缺陷有關。一般認為化學吸附只在表面產生單吸附層，而物理吸附可以發(fā)生在所有的表面位置和多吸附層中。2 、氧化物形核，快速生長，二維長大形成連續(xù)薄氧化膜；氧化物在一定數量的位置上生核和核橫向生長同時進行，并由晶核周圍的反應所控制。含氧粒子與二維吸附層接觸的氣體平衡后遷移到表面，橫向生長由晶核在其邊沿捕獲含氧粒子的過程控制。當氧化物晶核開始長大時，反應速度隨時間增大；當晶核開始擠滿表面，相互擠在一起時，反應速度下降。反應動力學可以按S 曲線描述。感謝下載載精品3 、氧化膜三維長大，增厚，分層，共格結構變化等現(xiàn)象。4 、 wagnar平衡常數的導出條件？答

8、： 1 、氧化膜是致密的，與基體具有完整良好的附著性；2、氧化膜內的電子或離子的遷移是氧化過程的控制步驟；3、在金屬 / 氧化膜和氧化膜 / 氣體兩界面處于熱力學平衡狀態(tài)；4、氧化膜的成分偏離化學計量比很?。?、氧化膜內每一局部都建立了熱力學平衡；6、氧化膜的厚度大于空間電荷層；7、溶解在金屬中的氧可以忽略。5 、氧化膜中的空洞、擴散通道的形成機制？答：孔洞和孔隙的形成主要有兩個原因：1、金屬通過氧化膜向外遷移；2、氧化膜中生長應力的增長導致氧化膜的變形與開裂。當氧化膜的生長僅有金屬的向外遷移決定時，新的氧化物在氧化膜 / 氣相界面生成。若生成的氧化膜完全是剛性的，包圍著試樣，必然在氧化膜下生

9、成孔洞和孔隙，而且孔洞和孔隙的體積等于向外遷移形成氧化物的金屬的體積。這是因為金屬和氧化膜有保持接觸和附著的趨勢。這種趨勢主要通過如下倆個過程得以實現(xiàn)：1 、 氧化膜的塑性變形。當氧化膜收縮、變形時可以保持金屬與氧化膜的接觸。2 、 金屬內部產生空位和孔洞。當金屬在金屬 / 氧化膜界面進入氧化膜時，在金屬晶格中留下空位（呈過飽和狀態(tài)） ，空位擴散到適當的位置（如晶界）發(fā)生沉淀形成孔洞。6 、氧化膜中的應力的松弛的形成機制？氧化膜產生應力的機制有以下幾點（ 1）氧化物與金屬的體積比： PBR 值。一般來說，如果 PBR 1，氧化膜受壓應力，起保護作用；如果 PBR1 ，氧化膜受拉應力，不能起保護

10、作用。（ 2）外延應力。首先形成的氧化物要與金屬基體保持外延關系， 游由于金屬與氧化物晶格參數不同，這種約束導致應力的產生。（ 3）合金與氧化膜成分的變化。（ 4）點缺陷應力（ 5）氧化物在氧化膜內生成（ 6）再結晶應力（ 7）基體的邊角效應或試樣的幾何形狀引起的應力氧化膜應力松弛的機制有以下幾點：感謝下載載精品（ 1）氧化膜的開裂（ 2）氧化膜從基體上的剝落（ 3）金屬基體塑性變形（ 4）氧化膜塑性變形7 、高溫力學性能：高溫蠕變性能，高溫持久強度，高溫疲勞性能，高溫松弛性能？（ 1）高溫蠕變性能： 金屬在一定高溫和應力作用下， 隨著時間的增長而緩慢地發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象稱為（高溫）蠕變。（

11、2）高溫持久強度： 代表金屬材料在高溫長時間應力作用下的抗斷裂能力，同時還能說明金屬材料在高溫長期應力下斷裂時的塑性，即持久塑性。（ 3）高溫疲勞性能： 零件經多次重復加熱和冷卻時所產生的溫度循環(huán)變化，使金屬材料內部承受應變的熱應力，同時伴隨著彈塑性交形的循環(huán)，由此引起塑性變形逐漸累積損傷，最后導致斷裂。零件經多次反復熱應力循環(huán)以后遭到損傷的過程稱熱疲勞。（ 4）高溫松弛性能：零件在高溫長期應力作用下，其總變形量不變，零件所承受的應力隨時間增長而自動地逐漸下降的現(xiàn)象稱為應力松弛8 、高溫合金的強化機制？（ 1）固溶強化將一些合金元素加入到鐵基、鎳基、鈷基高溫合金中去，通過強化奧氏體基體組織來實

12、現(xiàn)合金強化的目的。通過固溶強化高溫合金熱強度主要有兩個途徑：A 、通過提高原子結合力和晶格畸變，增加固溶體中的滑移阻力，使之難于產生滑移變形，從而達到強化的目的，這對于溫度 T0.6T 熔(絕對溫度 )時是非常重要的。B、當溫度 T0.6T 熔時，提高原子結合力尤為重要，要降低固溶體中元素的擴散能力，提高再結晶溫度，阻礙擴散式形變過程的進行，從而直接影響滑移變形形變量的貢獻。（ 2）析出相強化A 、析出相強化效應與位錯和析出相的交互作用密切相關。B、形成應力場障礙。特別是第二相共格析出時可保持高的彈性應力場。C、位錯攀移克服障礙，位錯線在析出相顆粒間彎曲穿過克服障礙。D 、切割第二相的障礙。（

13、 3）晶界強化A 、應盡量減小或避免在晶界上含有使晶界弱化的有害雜質元素。減少內吸附元素，減少能強烈改變晶格狀態(tài)的元素，減少能在晶界偏聚的元素，減少降低境界溶解度的元素。B、適量增加有效強化晶界的微量元素。9 、高溫防護涂層？（ 1）形成致密氧化膜的金屬間化合物。感謝下載載精品這類涂層中最重要的是高溫合金的鋁化物徐層， 鋁化物的主要成分為 NiAl 相和 CoAl 相。這些鋁化物在高溫中氧化時優(yōu)先生成致密的 A1203 膜，阻礙氧化的繼續(xù)進行起到防護作用。其它的元素主要起改善 A1203 膜性能的作用。富 Cr 的合金或化合物可以生成 Cr203 ，但是在 900 以上氧化它會形成易揮發(fā)的 C

14、r03 。因此靠生成 Cr203 來起防護作用的涂層使用溫度一般低于 900 尤其在高流速氣體環(huán)境使用時要更加慎重。 A120 膜具有更優(yōu)良的抗氧化能力（ 2）形成玻璃質氧化物層的金屬間化合物。這類涂層中最重要的是難熔合金(鋁、鎢、鈮合金 )與硅生成的化合物，如MoSi2 在高溫下表面生成 SiO2 玻璃質氧化膜。在難熔合金使用的溫度范圍內，SiO2 膜比 A1203 具有更強的抗氧化能力。玻璃質氧化物能夠流動并能承受機械變形，具有自愈能力。（ 3）形成致密氧化膜的合金層。早期這類涂層的研究工作大多數以抗氧化的鎳基和鉆基合金為基礎，其抗氧化能力是基于形成致密的氧化物， 如 NiCr2O4和 CoCr2O4 型尖晶石結構的氧化膜。 控制氧化速度的是Cr3+ 穿過尖晶石氧化膜的擴散，它比Co2+ 和 N12+ 在 Co0 或 NiO 氧化膜中擴散慢得多，但是這種尖