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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