现代材料腐蚀与防护PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1 腐蚀的严重性和代价 1

1.1.2 腐蚀与防护的目的 2

1.2 定义 3

1.2.1 腐蚀 3

1.2.2 腐蚀学 3

1.3 腐蚀的分类及其破坏形式 4

1.3.1 材料腐蚀的分类 4

1.3.2 电化学腐蚀 5

1.3.3 化学腐蚀 6

1.3.4 金属腐蚀的破坏形式 7

1.4 金属腐蚀程度的表示方法 9

1.4.1 金属腐蚀速率的表示方法 9

1.4.2 金属和合金耐蚀性评价标准 10

1.5 金属腐蚀的防护 11

1.5.1 隔离控制法 11

1.5.2 热力学控制法 12

1.5.3 动力学控制法 12

1.6 发展与展望 13

参考文献 15

第2章 材料腐蚀过程热力学 17

2.1 腐蚀过程的热力学判据 17

2.2 电极电位 17

2.2.1 双电层结构与电极电位 17

2.2.2 平衡电极电位与能斯特方程式 19

2.2.3 标准电极电位与电动序 20

2.2.4 金属在水溶液中的热力学稳定性 21

2.3 水溶液中电化学平衡的电位—pH图 22

2.3.1 H2O—H2—O2—H+—OH—体系的E—pH图 22

2.3.2 金属—H2O系的E—pH图 23

2.3.3 E-pH图在金属腐蚀领域中的应用 28

2.4 腐蚀电池的构成与分类 29

2.4.1 腐蚀电池的构成 29

2.4.2 腐蚀电池的类型 32

2.5 腐蚀电池的电极过程 36

2.5.1 阳极过程 36

2.5.2 阴极过程 38

参考文献 39

第3章 腐蚀反应动力学 40

3.1 腐蚀电位与腐蚀极化图 40

3.1.1 腐蚀电位 40

3.1.2 极化作用与腐蚀极化图 42

3.2 腐蚀金属电极的极化曲线 46

3.2.1 双电极体系腐蚀金属电极的极化曲线 46

3.2.2 多电极体系腐蚀金属电极的极化曲线 48

3.3 活化极化控制的腐蚀过程 51

3.3.1 电化学极化方程式 51

3.3.2 氢去极化腐蚀 55

3.4 浓差极化控制的腐蚀过程 59

3.4.1 稳态扩散方程式 59

3.4.2 氧去极化腐蚀 62

参考文献 67

第4章 金属与合金的氧化与热腐蚀 69

4.1 引言 69

4.2 高温氧化 69

4.2.1 金属氧化反应热力学 69

4.2.2 氧化物标准生成自由能—温度图的绘制与应用 70

4.2.3 金属氧化动力学与机理 73

4.2.4 合金的氧化 79

4.2.5 氧化膜及其基本性质 83

4.3 高温硫化 89

4.3.1 金属硫化物的主要物理化学性质和金属硫化与氧化的比较 90

4.3.2 金属与硫的反应热力学 91

4.3.3 金属与混合气体反应热力学 93

4.3.4 混合气体氧化腐蚀动力学 95

4.3.5 金属合金在气体气氛中的腐蚀 96

4.4 高温热腐蚀 101

4.4.1 热腐蚀熔盐的形成与沉积及其腐蚀特征 101

4.4.2 金属氧化物与熔盐的反应热力学 102

4.4.3 金属与合金的热腐蚀机理 105

4.4.4 低温热腐蚀 107

4.5 高温合金材料 108

4.5.1 合金的强化、抗高温原理和高温合金材料的分类 108

4.5.2 镍基高温合金 115

4.5.3 钴基高温合金 122

4.5.4 铁基高温合金 126

4.5.5 其他高温材料 127

4.6 高温涂层 132

4.6.1 扩散型涂层 132

4.6.2 包覆型涂层 134

4.6.3 热障涂层 135

4.6.4 功能梯度涂层 137

参考文献 139

第5章 金属材料的全面腐蚀与钝化 141

5.1 引言 141

5.2 全面电化学腐蚀 141

5.2.1 全面腐蚀的特征 141

5.2.2 全面腐蚀速率的测量 142

5.3 钝化 149

5.3.1 金属钝化与钝化膜 149

5.3.2 活化-钝化腐蚀行为 152

5.3.3 钝化的判断与测量 156

5.3.4 影响钝化的因素 158

5.3.5 钝化膜的性能 161

参考文献 166

第6章 金属材料的局部腐蚀 168

6.1 引言 168

6.1.1 微腐蚀电池 电化学不均匀性 168

6.1.2 材料的不均匀性 169

6.1.3 环境的不均匀性 172

6.2 电偶与浓差腐蚀 174

6.2.1 电偶对和电偶序 174

6.2.2 电偶腐蚀的影响因素 176

6.2.3 电偶腐蚀速率的确定和评估 177

6.2.4 浓差电池 178

6.3 点腐蚀 179

6.3.1 点腐蚀机理 180

6.3.2 点腐蚀的影响因素 182

6.3.3 点腐蚀的判定 183

6.3.4 避免点腐蚀措施与防护 184

6.4 缝隙腐蚀 185

6.4.1 缝隙腐蚀机理 185

6.4.2 影响缝隙腐蚀的因素 186

6.4.3 缝隙腐蚀的判定 188

6.4.4 避免缝隙腐蚀措施与防护 189

6.5 选择性腐蚀 190

6.5.1 选择性腐蚀原理 190

6.5.2 选择性腐蚀体系 190

6.5.3 影响选择性腐蚀的因素 191

6.5.4 选择性腐蚀的判定 191

6.5.5 选择性腐蚀的防护 191

6.6 晶间腐蚀 192

6.6.1 晶间腐蚀机理 192

6.6.2 发生晶间腐蚀的体系 192

6.6.3 影响晶间腐蚀的因素 194

6.6.4 晶间腐蚀的判定 194

6.6.5 避免晶间腐蚀与防护 196

6.7 剥层腐蚀 196

6.7.1 剥层腐蚀的行为及原因 196

6.7.2 避免剥层腐蚀的措施与防护 197

6.8 微生物腐蚀 197

6.8.1 微生物的种类与作用 197

6.8.2 不锈钢材料的微生物腐蚀 197

6.8.3 其他金属材料的微生物腐蚀 198

6.8.4 微生物腐蚀的判断与控制 198

参考文献 198

第7章 金属材料在应力作用下的腐蚀 200

7.1 应力腐蚀破裂 200

7.1.1 引言 200

7.1.2 应力腐蚀破裂的特征 201

7.1.3 应力腐蚀破裂机理 206

7.1.4 应力腐蚀破裂的测试评定 208

7.1.5 发生应力腐蚀破裂的常见工程材料 211

7.1.6 应力腐蚀破裂的防护方法 215

7.2 腐蚀疲劳 215

7.2.1 引言 215

7.2.2 腐蚀疲劳的特性 217

7.2.3 腐蚀疲劳机理 219

7.2.4 腐蚀疲劳的测试评定与防护 220

7.3 氢损伤 221

7.3.1 引言 221

7.3.2 氢损伤的种类及其机理 222

7.3.3 氢损伤的特性与评定 223

7.3.4 氢损伤的控制与防护 225

7.4 冲刷腐蚀 226

7.4.1 冲刷腐蚀的行为及原因 226

7.4.2 避免冲刷腐蚀的措施与防护 226

7.5 空泡腐蚀 226

7.5.1 空泡腐蚀的行为及原因 227

7.5.2 避免空泡腐蚀的措施与防护 227

7.6 磨振腐蚀 227

7.6.1 磨振腐蚀的行为及原因 227

7.6.2 避免磨振腐蚀的措施与防护 227

7.7 磨损腐蚀 228

7.7.1 磨损腐蚀的行为及原因 228

7.7.2 避免磨损腐蚀的措施与防护 228

参考文献 228

第8章 金属材料在自然环境与化工介质中的腐蚀与防护 231

8.1 水溶液腐蚀 231

8.1.1 水环境腐蚀机理 231

8.1.2 海水腐蚀特征 232

8.1.3 海水腐蚀影响因素 234

8.1.4 海水腐蚀的控制 237

8.2 大气腐蚀 237

8.2.1 大气腐蚀分类与腐蚀机理 238

8.2.2 腐蚀产物膜 239

8.2.3 影响大气腐蚀的因素 240

8.2.4 防护措施 243

8.3 土壤腐蚀 244

8.3.1 土壤腐蚀机理 244

8.3.2 土壤腐蚀特征与影响因素 245

8.3.3 杂散电流腐蚀 248

8.3.4 土壤腐蚀的控制 250

8.4 化工介质腐蚀 251

8.4.1 化工介质的类型 251

8.4.2 硫及硫化物的腐蚀 252

8.4.3 氯及氯化物的腐蚀 253

8.4.4 硝酸溶液的腐蚀 253

8.4.5 氢氧化钠和碱溶液的腐蚀 254

8.4.6 尿素溶液的腐蚀 254

8.4.7 炼油和石化介质的腐蚀 255

参考文献 256

第9章 非金属材料的腐蚀与防护 258

9.1 引言 258

9.2 耐火材料和陶瓷的腐蚀 258

9.2.1 耐火材料的腐蚀 259

9.2.2 结构陶瓷的腐蚀 260

9.2.3 耐火材料和陶瓷的防腐蚀 261

9.3 玻璃的腐蚀 261

9.3.1 玻璃结构特征 262

9.3.2 玻璃的腐蚀机理 262

9.3.3 影响玻璃腐蚀因素 263

9.4 高分子材料的腐蚀 264

9.4.1 高分子材料的结构特征 264

9.4.2 腐蚀类型和机理 265

9.4.3 高分子材料的腐蚀防护 267

9.5 混凝土的腐蚀 269

9.5.1 混凝土的结构特点 269

9.5.2 混凝土的腐蚀形式和机理 269

9.5.3 腐蚀的影响因素 271

9.5.4 钢筋在混凝土中的腐蚀 271

9.6 木材的腐蚀 272

9.6.1 木材的结构特征 272

9.6.2 木材的腐蚀形式 272

9.6.3 防止木材降解的化学品 273

参考文献 274

第10章 高科技领域中材料的腐蚀 275

10.1 引言 275

10.2 航天领域 275

10.2.1 载人航天飞机的腐蚀与防护 276

10.2.2 卫星的腐蚀与防护 280

10.3 航空领域 284

10.3.1 飞机发动机的腐蚀与防护 286

10.3.2 飞机构架的腐蚀与防护 295

10.3.3 飞机蒙皮的腐蚀与防护 299

10.3.4 飞机其他部位的腐蚀 300

10.4 核电工业设备的腐蚀 302

10.4.1 引言：核电站发展历程和核电工业设备腐蚀概述 302

10.4.2 国际商用核电站腐蚀问题导致的耗费和失效状况统计 304

10.4.3 压水堆核电站核岛材料的主要腐蚀问题与防护 307

10.4.4 沸水堆核电站中结构材料的主要腐蚀问题与防护 314

10.5 新型能源领域 316

10.5.1 电池的腐蚀 316

10.5.2 燃料电池的腐蚀 322

10.6 电子功能器械领域 328

10.6.1 电子材料与装置的失效 329

10.6.2 通信器材设备的失效 331

10.6.3 电子器件材料的防护措施 333

10.7 生物医药领域 334

10.7.1 植入材料与矫正器材的腐蚀 335

10.7.2 牙骨合金的腐蚀 338

参考文献 340

第11章 材料腐蚀的防护技术 344

11.1 引言 344

11.2 防腐蚀设计 344

11.2.1 正确选用材料 344

11.2.2 工程结构的防腐蚀设计 348

11.3 防护涂层 348

11.3.1 防护涂层的特点与分类 348

11.3.2 金属镀层与技术 349

11.3.3 非金属无机涂层与技术 353

11.3.4 非金属有机镀层与技术 356

11.4 电化学保护 359

11.4.1 概述 359

11.4.2 阴极保护 360

11.4.3 阳极保护 371

11.5 缓蚀剂保护 373

11.5.1 概论 373

11.5.2 缓蚀剂分类 374

11.5.3 影响因素 375

11.5.4 缓蚀剂的应用 376

参考文献 378