材料腐蚀与防护课后答案

1．指出高温氧化理论(Wagner)要点， 结合金属氧化的等效电池模型推导出高温氧化速度常数的表达式，并说明式中各参数的意义。

答： wagner理论假定：

(1)氧化物是单相，且密实、完整，与基体间有良好的吸附性；

(2)氧化膜内离子、电子、离子空位、电子空位的迁移都是由浓度梯度和电位梯度提供驱动力，而且晶格扩散是整个氧化反应的速度控制因素； (3)氧化膜内保持电中性；

(4)电子、离子穿透氧化膜运动彼此独立迁移； (5)氧化反应机制遵循抛物线规律； (6)K值与氧压无关。

该理论对了解高温下密实的氧化膜生长的基本特点具有重要意义，为改进金属或合金的抗氧化性提供了理论基础。

wagner理论推导K常数过程：阳极反应：

1??O2，电Me???Me2??2e，阴极反应：O2?2e?21??MeO2 池总反应：Me?O2?2总电阻=离子电阻+电子电阻

R?Rc?Ri?yyy??(na?ne?nc?1) AnekA(na?nc)kAkne(na?nc)假设在t秒内形成氧化膜的克当量数为J，膜长大速度以通过膜的电流I表示，则有

dyJI? dtFAD I?EAkne(na?nc)E ?Ry2(na?nc)nekEJ2JEkn(n?n)ea

航空材料的腐蚀与防护

姓 名：王 俊 专 业：材料物理 学号：1320122111

航空材料的腐蚀与防护

摘要：材料腐蚀的概念和研究材料腐蚀的重要性，航空材料的分类

和演变，航空材料腐蚀防护技术的历史和现状特点，航空材料腐蚀现象及其机理，腐蚀对航空材料的影响，解决航空材料腐蚀问题及其防护与治理。

关键词：航空材，腐蚀，防护。 前言

金属和它所在的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏，称为金属腐蚀。随着非金属材料的发展，其失效现象也越来越引起人们的重视。因此腐蚀科学家们主张把腐蚀的定义扩展到所有材料，定义为：腐蚀是材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。

腐蚀现象在人们在社会生产及使用到的各种材料中都普遍存在，由于服役环境复杂多变, 不同构成材料相互配合影响, 导致航空材料在飞行器的留空阶段、停放阶段遭受多种不同种类的腐蚀，增加了飞 行器的运营成本，对飞行器的功能完整性和使用安全性造成严重的危害。因此开展航空产品的腐蚀与防护的研究具有明显的经济和社会效益。

1.航空材料的历史与发展

1.1航空材料的概论

航空材料是航空工业主要基础，航空材料与航空技术的关系极为密切，航空航天材料在航空产品发展中具有极其重要

材料腐蚀与防护

一、名词解释：

1. 腐蚀：腐蚀是材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。

2. 高温腐蚀：在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生反应而遭受破坏的过程称为高温氧化，亦称高温腐蚀。

3. 极化：由于电极上有净电流通过，电极电位（ΔEt）显著地偏离了未通净电流时的起始电位（ΔE0）的变化现象。

4. 去极化：能消除或抑制原电池阳极或阴极极化过程的叫作去极化。

5. 非理想配比：是指金属与非金属原子数之比不是准确的符合按化学分子式的比例，但仍保持电中性。 6. 全面腐蚀: 全面腐蚀：指暴露于腐蚀环境中，在整个金属表面上进行的腐蚀。

7. 点腐蚀：（孔蚀）是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式，简称点蚀。

8. 应力腐蚀（SCC）：是指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。 9. 腐蚀疲劳：是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。 10. 干大气腐蚀：干大气腐蚀是在金属表面不存在液膜层时的腐蚀。

11. 潮大气腐蚀：指金属在相对湿度小于100%的大气中，表面存在看不见的薄的液膜层发生的腐蚀。 12. 湿大气腐蚀：是指金属在相对湿度大于100%的大气中

腐蚀与防护试题

1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。

是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点

在不电离、不导电的介质环境下

反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关

2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？

答案：氧化膜保护作用条件：

①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度

氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示：

反应的金属体积：VM = m/? m-摩尔质量 氧化物的体积： VMO = m'/ ? '

用? = VMO/ VM = m' ? /（ m ? ' ）

当 ? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值

氧化物

腐蚀与防护试题

1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。

是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点

在不电离、不导电的介质环境下

反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关

2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？

答案：氧化膜保护作用条件：

①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度

氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示：

反应的金属体积：VM = m/? m-摩尔质量 氧化物的体积： VMO = m'/ ? '

用? = VMO/ VM = m' ? /（ m ? ' ）

当 ? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值

氧化物

《材料腐蚀与防护》思考题 第一章绪论

何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？

表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？

镁在海水中的腐蚀速度为1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其?深(mm/a)多大？

已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度?失和?深。问铁在此介质中是否耐蚀？

第二章电化学腐蚀热力学

如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？ 何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。 何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。 金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？

a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。 b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。

当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？

Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？ 第三章电化学腐蚀反应动力学

从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。 在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？

《材料腐蚀与防护》思考题 第一章绪论

何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？

表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？

镁在海水中的腐蚀速度为1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其?深(mm/a)多大？

已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度?失和?深。问铁在此介质中是否耐蚀？

第二章电化学腐蚀热力学

如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？ 何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。 何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。 金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？

a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。 b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。

当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？

Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？ 第三章电化学腐蚀反应动力学

从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。 在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？

材料腐蚀与防护复习题

适用于材料成型与控制专业

一、名词解释

1、腐蚀:材料与所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。

2、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池；

特点：1. 阳极反应都是金属的氧化反应， 造成金属材料的破坏 2. 反应最大限度的不可逆

3. 阴、 阳极短路， 不对外做功

3.腐蚀电池的工作环节：1.阳极反应通式：Me→Men++ne 可溶性离子，如 Fe-2e＝Fe2+ ；

2.阴极反应通式：D+me＝[D.me] 2H++2e＝H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀；3.电流回路 金属

部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移

4. 形成腐蚀电池的原因：金属方面：成分不均匀；表面状态不均匀；组织结构不均匀；应 力

和形变不均匀； “亚微观”不均匀；环境方面：金属离子浓度差异；氧浓度的差异； 温度

差异

5.交换电流密度：当电极反应处于平衡时，电极反应的两个方向进行的速度相等，此时按两

个反应方向进行的阳极反应和阴极反应的电流密度绝对值叫做交换电流密度。

6.电动序：将各种金属的标准电位 E0 的数值从小到大排列起来，就得到 “电动序” 。

7.腐蚀电位：金属在给定腐蚀体系中的电极电位 。电偶序：在某给定环境中，以实测

材料腐蚀与防护复习题

适用于材料成型与控制专业

一、名词解释

1、腐蚀: 材料与所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。 2、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池； 特点：1. 阳极反应都是金属的氧化反应， 造成金属材料的破坏 2. 反应最大限度的不可逆 3. 阴、 阳极短路， 不对外做功

3.腐蚀电池的工作环节：1.阳极反应通式：Me→Men++ne 可溶性离子，如 Fe-2e＝Fe2+ ；2.阴极反应通式：D+me＝[D.me] 2H++2e＝H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀；3.电流回路 金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移 4. 形成腐蚀电池的原因：金属方面：成分不均匀；表面状态不均匀；组织结构不均匀；应 力和形变不均匀； “亚微观”不均匀；环境方面：金属离子浓度差异；氧浓度的差异； 温度差异

5.交换电流密度：当电极反应处于平衡时，电极反应的两个方向进行的速度相等，此时按两 个反应方向进行的阳极反应和阴极反应的电流密度绝对值叫做交换电流密度。

6.电动序：将各种金属的标准电位 E0 的数值从小到大排列起来，就得到 “电动序” 。 7. 腐蚀电位：金属在给定腐蚀体系中的电极电位

1、 举例说明腐蚀的定义,腐蚀定义中的三个基本要素是什么,耐蚀性与腐蚀性概念的区别。 2、 金属腐蚀的本质是什么，均匀腐蚀速度的表示方法有哪些？

3、 腐蚀电池的概念和特点以及形成腐蚀电池的原因，与作为化学电源的原电池的区别在哪

里？为什么说干电池本身不是腐蚀电池，而锌壳内表面上形成的原电池是腐蚀电池？ 4、 举例说明腐蚀电池的工作环节。

5、 推导金属腐蚀电流密度和失重腐蚀速度的换算公式。

6、 说明极化、去极化、过电位、极化值的基本概念，画出测量极化曲线的基本装置图，指

出各部分所起的作用。

7、 Evans极化图的意义和作法，用Evans极化图表示腐蚀电流的影响因素。请用Evans极化

图说明锌和铁在同样的酸溶液中，虽然锌的平衡电位比铁的平衡电位更负，但由于析氢反应在锌上更难进行，因而锌的腐蚀电流比铁的腐蚀电流小。（画图说明）。

8、 请说明：电位的表示方法、平衡电位的意义、能斯特公式的应用、非平衡电位的概念。 9、 如何进行电化学腐蚀倾向的判断，以及电位比较准则的应用。 10、 在Fe-水体系中用电位-pH平衡图说明金属铁的腐蚀控制的途径。 11、 含杂质铜的锌在酸中的腐蚀速度比在纯锌在酸中的腐蚀速度大，这是因为前者形成

了腐蚀电池。因此有人