《腐蝕與防護》教學(xué)大綱

《腐蝕與防護》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03154301課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論32學(xué)時）先修課程：無機化學(xué)、新能源材料與器件導(dǎo)論、材料科學(xué)基礎(chǔ)A等適用專業(yè)：新能源材料與器件開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《腐蝕與防護》是新能源材料與器件專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)選修課。本課程主要傳授材料腐蝕的基本理論知識、防腐措施及常見金屬與非金屬耐蝕材料。課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生運用腐蝕與防護的基本理論知識解決實際生產(chǎn)中問題的能力，兼顧新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握高溫腐蝕、電化學(xué)腐蝕、金屬材料在不同環(huán)境中的腐蝕、腐蝕機理和金屬材料的保護方法，高分子材料與無機非金屬材料的腐蝕與耐蝕性，并能將其用于本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的恰當(dāng)表述。課程目標(biāo)2：能運用腐蝕與防護的基本機理及防護措施等知識分析工程需求，了解影響腐蝕的因素，并結(jié)合文獻研究，選擇合理的防腐措施，設(shè)計防腐方案，具有分析問題、解決問題的能力。課程目標(biāo)3：了解我國在腐蝕、環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展上的戰(zhàn)略規(guī)劃，對整個腐蝕領(lǐng)域的發(fā)展趨勢有所了解，增強學(xué)生的時代責(zé)任感和歷史使命感，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價值觀；培養(yǎng)學(xué)生踏實吃苦的勞動精神、嚴謹求實的工作作風(fēng)；養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《腐蝕與防護》課程教學(xué)目標(biāo)對新能源材料與器件專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度1.工程知識1.1掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)知識、工程基礎(chǔ)知識，并能將其用于本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的恰當(dāng)表述。課程目標(biāo)1：掌握高溫腐蝕、電化學(xué)腐蝕、金屬材料在不同環(huán)境中的腐蝕、腐蝕機理和金屬材料的保護方法，高分子材料與無機非金屬材料的腐蝕與耐蝕性，并能將其用于本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的恰當(dāng)表述。課程目標(biāo)3：了解我國在腐蝕、環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展上的戰(zhàn)略規(guī)劃，對整個腐蝕領(lǐng)域的發(fā)展趨勢有所了解，增強學(xué)生的時代責(zé)任感和歷史使命感，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價值觀；培養(yǎng)學(xué)生踏實吃苦的勞動精神、嚴謹求實的工作作風(fēng)；養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。H2.問題分析2.3能夠運用相關(guān)知識，并通過文獻研究分析新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)2：能運用腐蝕與防護的基本機理及防護措施等知識分析工程需求，了解影響腐蝕的因素，并結(jié)合文獻研究，選擇合理的防腐措施，設(shè)計防腐方案，具有分析問題、解決問題的能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)緒論1.材料腐蝕的定義2.材料腐蝕與防護在國民經(jīng)濟發(fā)展中的意義3.材料腐蝕科學(xué)技術(shù)的發(fā)展簡史4.材料腐蝕的分類5.材料防護的基本途徑6.材料腐蝕科學(xué)及防護技術(shù)的主要內(nèi)容教學(xué)要求：了解材料腐蝕與防護在國民經(jīng)濟發(fā)展中的意義及材料腐蝕科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史；掌握材料腐蝕的概念、種類以及材料保護的基本途徑。重點：材料腐蝕的概念、種類及材料保護的基本途徑。11、31.金屬的高溫腐蝕與防護1.1高溫腐蝕熱力學(xué)1.2金屬氧化物結(jié)構(gòu)及性質(zhì)1.3金屬氧化過程的動力學(xué)1.4合金的氧化及摻雜對合金氧化的作用1.5其他類型的金屬高溫腐蝕1.6高溫防護層教學(xué)要求：了解金屬高溫氧化的基本概念、混合氣體腐蝕、金屬的高溫硫化、碳化；掌握金屬氧化物中的缺陷及與缺陷相關(guān)的氧化物的性質(zhì)；掌握影響高溫氧化的因素；掌握合金氧化與抗氧化原理；掌握金屬高溫氧化動力學(xué)及高溫氧化理論；熟悉高溫涂層的基本類型與涂層性能的限制因素。重點：金屬高溫氧化動力學(xué)及高溫氧化理論。難點：埃林海姆圖的運用；金屬氧化膜的生長機理。51、2、32.金屬腐蝕電化學(xué)理論基礎(chǔ)2.1腐蝕電池、電極電位2.2電化學(xué)腐蝕熱力學(xué)、電位-pH圖及應(yīng)用2.3電化學(xué)腐蝕動力學(xué)2.4析氫腐蝕與吸氧腐蝕2.5金屬的鈍化教學(xué)要求：了解極化、極化的實質(zhì)、電化學(xué)極化、濃差極化；掌握腐蝕電化學(xué)原電池過程、電極電位；掌握腐蝕極化圖及應(yīng)用；掌握金屬去極化、氫去極化及析氫腐蝕，氧去極化及吸氧腐蝕；掌握金屬的鈍化、鈍化本質(zhì)及鈍化理論；熟悉金屬鈍化的電極過程。重點：極化、析氫腐蝕、吸氧腐蝕、金屬的鈍化。難點：電化學(xué)腐蝕動力學(xué)方程；析氫電位。51、2、33.全面腐蝕與局部腐蝕3.1全面腐蝕特征、電化學(xué)特點3.2常見局部腐蝕的類型、特點、發(fā)生條件、腐蝕機理、影響因素、防護措施3.3黃銅脫鋅的特征、機理及防止脫鋅措施教學(xué)要求：了解全面腐蝕、絲狀腐蝕、垢下腐蝕及電偶腐蝕；掌握點蝕、縫隙腐蝕及晶間腐蝕的定義、特點、腐蝕機理、影響因素與防止措施；熟悉選擇性腐蝕的定義和特點；掌握黃銅脫鋅的特征、機理及防止措施。重點：點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕；黃銅脫鋅。難點：點蝕、縫隙腐蝕及晶間腐蝕機理。31、2、34.應(yīng)力作用下的腐蝕4.1應(yīng)力開裂4.2金屬中氫的行為4.3氫致開裂及降低氫致開裂敏感性的途徑和方法4.4疲勞腐蝕及防止腐蝕措施4.5與磨損相關(guān)的腐蝕與防止腐蝕措施教學(xué)要求：掌握應(yīng)力腐蝕需具備的基本條件及陽極溶解機理；掌握金屬中氫的行為及氫致開裂的分類；熟悉氫腐蝕、氫鼓泡的機理；掌握可逆氫脆機理的主要觀點及降低氫致開裂敏感性的途徑和方法；掌握疲勞腐蝕的特點、機理、影響因素與防止措施；熟悉沖刷腐蝕及特點；空泡腐蝕的特點及空泡的產(chǎn)生；掌握磨損腐蝕的機理；掌握微動腐蝕的特點，產(chǎn)生腐蝕的必要條件。重點：應(yīng)力腐蝕、氫致開裂腐蝕、疲勞腐蝕；降低氫致開裂敏感性的途徑和方法。難點：陽極溶解機理與可逆氫脆機理。31、2、35.自然環(huán)境中的腐蝕5.1大氣腐蝕與防護措施5.2土壤腐蝕、電極過程，土壤中的原電池與防護措施5.3淡水腐蝕與防護措施5.4海水腐蝕與電化學(xué)過程，海洋環(huán)境分類與腐蝕特點，防止海水腐蝕措施5.5微生物腐蝕與防止腐蝕措施教學(xué)要求：掌握大氣腐蝕的分類、特點、腐蝕機理、影響因素及防止措施；掌握土壤腐蝕的特點、電極過程、影響因素與防止措施；了解雜散電流腐蝕與防止措施；掌握淡水腐蝕電極過程的特性與影響因素；掌握海水腐蝕的電化學(xué)過程與防止措施；了解海洋環(huán)境分類及海洋腐蝕的特點；熟悉微生物腐蝕的機理與防止措施。重點：大氣腐蝕、土壤腐蝕、淡水與海水腐蝕。難點：大氣腐蝕、土壤腐蝕、淡水與海水腐蝕的電極過程。31、2、36.工業(yè)環(huán)境中的腐蝕6.1金屬在無機酸、有機酸的腐蝕6.2金屬在堿溶液中的腐蝕及防護措施6.3腐蝕鹽的分類及鹽腐蝕6.4石油及石化工業(yè)腐蝕6.5工業(yè)循環(huán)水管道系統(tǒng)的腐蝕與控制教學(xué)要求：掌握金屬在無機酸中的腐蝕特征及影響因素；掌握金屬在硫酸、硝酸、鹽酸及氫氟酸中的腐蝕機理；熟悉金屬在有機酸中的腐蝕；掌握金屬在堿溶液、鹽中的腐蝕特點及影響因素；了解石油勘探、開采過程中的腐蝕，煉油與石油化工中的腐蝕，化肥、發(fā)電工業(yè)的腐蝕；熟悉工業(yè)循環(huán)水管道的腐蝕行為與控制。重點：金屬在無機酸、堿、鹽中的腐蝕。難點：金屬在硫酸、硝酸、鹽酸及氫氟酸中的腐蝕機理。31、2、37.金屬材料的耐蝕性能7.1純金屬的耐蝕性、金屬的耐蝕性與元素周期表7.2提高金屬材料耐蝕性的合金化原理和途徑7.3各類腐蝕金屬材料教學(xué)要求：掌握純金屬的耐蝕性；掌握提高金屬材料耐蝕性的合金化原理與途徑；熟悉鐵及鐵基耐蝕合金、銅及銅基耐蝕合金、鋁及鋁基耐蝕合金的耐蝕性；了解鎳及鎳基耐蝕合金、鈦及鈦基耐蝕合金、非晶態(tài)合金的耐蝕性。重點：金屬的耐蝕性與元素周期表；金屬材料耐蝕性的合金化原理與途徑。難點：提高金屬材料耐蝕性的合金化原理。21、2、38.金屬的保護方法8.1金屬的選材與防腐結(jié)構(gòu)的設(shè)計8.2電化學(xué)陰極保護與電化學(xué)陽極保護8.3金屬鍍層保護原理與技術(shù)8.4非金屬涂層保護種類與原理8.5緩蝕劑的分類、作用機理及緩蝕劑應(yīng)用需要考慮的因素教學(xué)要求：掌握金屬的選材與防腐結(jié)構(gòu)的設(shè)計；掌握電化學(xué)陰極保護與電化學(xué)陽極保護；熟悉涂層保護；掌握鍍層保護與緩蝕劑保護原理。重點：防腐結(jié)構(gòu)的設(shè)計；陰極保護；陽極保護。難點：電化學(xué)陰極保護及電化學(xué)陽極保護原理。31、2、39.非金屬材料的腐蝕及耐蝕材料9.1高分子材料的分類、基本性質(zhì)9.2高分子材料腐蝕的特點、類型及各種腐蝕的機理9.3高分子基復(fù)合材料的腐蝕環(huán)境及腐蝕機制9.4常用的耐腐蝕高分子材料教學(xué)要求：了解高分子材料的分類、高聚物的類型及結(jié)構(gòu)；掌握高分子化合物的基本性質(zhì)；掌握高分子材料的腐蝕類型及相關(guān)腐蝕機理；熟悉高分子基材料的腐蝕環(huán)境及腐蝕機制；了解常見的耐腐蝕高分子材料的種類及基本性能。重點：高分子材料的腐蝕；高分子基材料的腐蝕。難點：高分子材料常見腐蝕類型的腐蝕機理。21、2、310.無機非金屬材料的腐蝕及耐蝕材料10.1無機非金屬材料腐蝕的特點、影響因素10.2玻璃的結(jié)構(gòu)、腐蝕類型和機理10.3混凝土的結(jié)構(gòu)、組成、腐蝕和機理10.4陶瓷材料的常溫腐蝕、高溫腐蝕10.5常用的無機非金屬耐蝕材料教學(xué)要求：掌握無機非金屬材料的類型、腐蝕特點、影響因素；了解玻璃的結(jié)構(gòu)，混凝土的結(jié)構(gòu)與組成；掌握玻璃、混凝土的腐蝕類型和機理；掌握陶瓷材料的腐蝕；了解常用無機非金屬耐蝕材料的種類及應(yīng)用。重點：玻璃、混凝土及陶瓷的腐蝕。難點：玻璃、混凝土及陶瓷的腐蝕機理。21、2、3合計32五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等，促進學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識；利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源、線上資料，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)平臺，使學(xué)生系統(tǒng)的掌握腐蝕發(fā)生的條件、機理、影響因素、防腐措施及不同材料的耐蝕性等知識，培養(yǎng)學(xué)生具有處理實際問題并能進行相關(guān)技術(shù)研發(fā)的能力。六、課程資源1.推薦教材：李曉剛.材料腐蝕與防護概論（第二版）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017.2.參考書：（1）孫秋霞.材料腐蝕與防護[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.（2）曹楚南.腐蝕電化學(xué)原理（第三版）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.（3）肖紀美,曹楚南.材料腐蝕學(xué)原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.（4）王兆華,張鵬,林修州.防腐蝕工程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016.3.期刊：（1）LucateroL,OrtegaD,PandiyanT,etal.Corrosioninhibitionstudiesofcigarettewasteontheironsurfaceinacidmedium:electrochemicalandsurfacemorphologyanalysis[J].Anti-CorrosionMethodsandMaterials,2016,63:245-255.（2）YangJ,CarstenB,SviatlanaV,etal.CorrosioninhibitionofpureMgcontainingahighlevelofironimpurityinpHneutralNaClsolution[J].CorrosionScience,2018,142:222-237.（3）趙書華,陳宏,王樹立,等.石墨烯對硅酸鹽富鋅防腐蝕涂層性能的影響[J].腐蝕與防護,2018,39:930-935+940.（4）丁國清,李向陽,張波,等.金屬材料在天然海水中的腐蝕電位及其變化規(guī)律[J].中國腐蝕與防護學(xué)報,2019,39:543-549.（5）徐振,馬廷躍,劉洋,等.Zn含量對Al-Zn-Mg-Cu鑄軋板組織和裂紋的影響[J].稀有金屬材料與工程,2020,49:4064-4071.（6）黃宸,黃峰,張宇,等.高強耐候鋼焊接接頭電偶腐蝕行為研究[J].中國腐蝕與防護學(xué)報,2019,39:527-535.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）袁志鐘,鞠玉琳,程曉農(nóng).金屬材料學(xué).北京:中國大學(xué)MOOC,2017./course/UJS-1001752262?from=searchPage.（2）龔敏,陳琳,盧建紅.金屬腐蝕理論與腐蝕控制.北京:中國大學(xué)MOOC,2020./course/CQHG-1457270166?from=searchPage.（3）孫杰,孫海靜,王保杰.金屬腐蝕學(xué).北京:中國大學(xué)MOOC,2020./course/SYLG-1463018161?from=searchPage.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況、參與教學(xué)活動、回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√532線上學(xué)習(xí)14（1）根據(jù)線上依托平臺統(tǒng)計的章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)、課程音視頻學(xué)習(xí)完成情況進行考核，滿分100分。（2）以線上學(xué)習(xí)平臺的統(tǒng)計成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?52作業(yè)16（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?63期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核金屬的高溫腐蝕與防護，金屬腐蝕電化學(xué)理論基礎(chǔ)，全面腐蝕與局部腐蝕，應(yīng)力及各種環(huán)境下的腐蝕，金屬的耐蝕性及保護方法，非金屬材料的腐蝕及耐蝕材料等方面的相關(guān)知識。（3）考試題型為：選擇題、填空題、判斷題、問答題、分析題等?！獭獭?9283合計：100分484210八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、線上學(xué)習(xí)、作業(yè)、期末考試等方式對學(xué)生進行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末試卷成績和過程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為選擇題、填空題、判斷題、問答題和分析題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試