材料腐蝕

2023年12月31日發(fā)(作者：描寫蝴蝶的詩句)

1.何謂化學腐蝕、電化學腐蝕？

2．詳細推導V、VL和ia的關(guān)系，并標出推導過程中各符號的單位？

?

※<習題二>

3.名詞解釋：平衡電極電位、交換電流密度、非平衡電極電位、混合電位、共軛體系。

4.什么 是腐蝕原電池，它與干電池工作原理有何區(qū)別與聯(lián)系，它是如何工作的？

5. 計算Cu電極在0.1mol/LCuSO4和5 mol/LCuSO4溶液之間構(gòu)成的濃差電池電動勢（忽略其液接電位）。

6.請繪制Fe-H 2O體系的電位-pH圖。

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※<習題三>

7.什么是零電荷電位，它與自腐蝕電位是否有區(qū)別？

8.電化學極化控制下決定腐蝕速率的主要因素是什么？

9.試畫出由電化學控制的陽極極化曲線，請寫出當陽極過電位大于120mV后的動力學方程。

10.試畫出濃度極化控制的陰極極化曲線，并標出極限電流密度，指出極限電流密度的意義。

11.腐蝕電池分類的依據(jù)是什么？有哪些類型的腐蝕電池，產(chǎn)生的原因是什么？

12.試用混合電位理論討論Fe對鐵在酸中腐蝕行為的影響。

13.試畫出陰極和電阻混合控制的Evans圖。

3+?

※<習題四>

14.析氫腐蝕有哪些特征？影響析氫過電位的因素有哪些？

15.什么是吸氧腐蝕？影響因素有哪些？

?

※<習題五>

16.金屬的自鈍化和電化學鈍化有何異同？介質(zhì)中的氧化劑必須滿足什么條件才能實現(xiàn)金屬的自鈍化？

17.何謂鈍化和過鈍化？

?

※<習題六>

18.簡要闡述電偶腐蝕的影響因素及其作用規(guī)律。

19.小孔腐蝕是如何孕育和發(fā)展的？

20.比較小孔腐蝕與縫隙腐蝕的異同？

21.試區(qū)分晶間腐蝕與選擇性腐蝕，舉例說明。

22.試闡述應力腐蝕的力學特征、環(huán)境特征和材料特征。

?

※<習題七>

23.試舉例畫出金屬高溫氧化的三種動力學規(guī)律圖

24.水膜厚度與金屬腐蝕速率有何關(guān)系？

25.管線鋼在干土壤與濕土壤交界處腐蝕，哪一端為陽極？為什么？

26.鹽有哪些類型？它們對金屬的腐蝕作用規(guī)律如何？

?

※<習題八>

27.何謂防腐蝕設計，設計過程中應遵循什么原則？

?

※<習題九>

28.鉆井設備腐蝕環(huán)境的特點是什么，會發(fā)生哪些腐蝕？

29.集輸管線在土壤中可能發(fā)生哪些宏觀腐蝕類型？為什么？

30.硫酸有何特點？對金屬腐蝕作用規(guī)律怎樣?

第一章 金屬腐蝕概論

1.1 金屬腐蝕定義是什么？金屬腐蝕學包含哪些主要內(nèi)容？是如何分類的？

1.2 金屬腐蝕與防護和國名經(jīng)濟發(fā)展有什么關(guān)系？請舉例說明。

1.3 金屬腐蝕與防護學科是怎樣發(fā)展起來的？我國金屬腐蝕與防護科技發(fā)展狀況如

何？

1.4 金屬防護技術(shù)包括哪些基本方面？

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第二章 金屬腐蝕電化學理論基礎

2.1 如何判斷在一定條件下某種金屬材料發(fā)生電化學腐蝕的可能性？

2.2 什么叫腐蝕電池？腐蝕電池大致可分為幾類？

2.3 什么是極化？何謂電化學極化？何謂濃差極化?

2.4 如何運用腐蝕極化圖解釋電化學腐蝕？

2.5 什么是析氫腐蝕和吸氧腐蝕？

2.6 何謂鈍化？鈍化的本質(zhì)是什么？

2.7 銅電極和氫電極（PH2=2atm）浸在Cu2+ 活度為1且pH=1的CuSO4溶液中組成電池，25°C，求該電池的電動勢，并判斷電池的極性。

2.8 成相膜理論和吸附膜理論的區(qū)別是什么？

2.9 試判斷鐵在25℃，中性溶液中是否可能發(fā)生耗氧腐蝕。

2.10 低碳剛在pH＝2的無氧水溶液中，腐蝕電位為-0.64V（相對飽和Cu/CuSO4電極）。對于同樣鋼的氫過電位（單位為V）遵循下列關(guān)系：η＝0.7+0.1lgi，式中i的單位為A·cm-2。假定所有鋼表面近似作為陰極，計算腐蝕速度（mm·a-1)。

2.11 25℃時，鐵在3％NaCl水溶液中腐蝕，歐姆電阻很小，可

忽略不計。測得其腐蝕電位Ecorr＝-0.544V（SCE)，試計算該腐蝕體系中陰、陽極控制速度。

Ksp[Fe(OH)2] = 1.65 × 10-15 ， EFe2+/Fe = -0.44 (V)

2.12 已知水以40L·min-1的速度流入鋼制管道，并且水中含有5.50ml·L-1的氧（25℃，101325 Pa），水離開管道時的含氧量降為0.15 ml·L-1。假設所有的腐蝕集中發(fā)生在面積為30m2的形成Fe2O3的加熱區(qū)，試求腐蝕速度（以g·m-2·d-1為單位）。

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第三章 金屬材料的耐腐蝕性能

3.1 純金屬按其熱力學穩(wěn)定性可分為哪幾種？根據(jù)是什么？

3.2 提高合金耐蝕性有哪些途徑？其中最有效的途徑是什么？舉例說明。

3.3 耐蝕金屬材料是如何分類的？

3.4 碳鋼在鹽酸、硫酸、硝酸及堿的溶液中的腐蝕行為如何？

3.5 在耐大氣腐蝕用鋼及耐海水腐蝕用鋼中，通常加入哪些主要合金元素？這些元素是如何提高其耐蝕性能？舉例說明。

3.6 不銹鋼加入的主要合金元素有哪些？有什么作用？

3.7 不銹鋼成分與組織結(jié)構(gòu)關(guān)系圖能說明什么問題?

3.8 從組成來劃分，高溫合金分為哪幾類？

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第四章 金屬的高溫腐蝕與防護

4.1 舉例說明高溫腐蝕在科學技術(shù)發(fā)展中的重要性。

4.2 研究高溫腐蝕時，熱力學有什么作用？如何應用各種熱力學圖？

4.3 氧化物的晶體結(jié)構(gòu)與缺陷與金屬的抗高溫腐蝕有什么關(guān)系？

4.4 簡述各種金屬氧化機理？

4.5 合金氧化有什么特點？如何提高合金的抗氧化性能？指出其理論依據(jù)。

4.6 金屬的高溫硫化與氧化相比較有什么特點？

4.7 在O-S混合系中如何提高合金的抗高溫腐蝕性能？

4.8 按照熱腐蝕酸堿熔融機理，如何提高合金的抗熱腐蝕性能？

4.9 如何防止和阻礙金屬與合金的碳化？

4.10 高溫合金有哪些基本類型？其抗高溫腐蝕性能如何？

4.11 抗高溫腐蝕涂層有哪些基本類型？分析限制其性能的因素。

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第五章 全面腐蝕、局部腐蝕與防護

5.1 什么是全面腐蝕？什么是局部腐蝕？全面腐蝕和局部腐蝕

有哪些特征？為什么局部腐蝕較面腐蝕更具危害性？

5.2 什么是點蝕（小孔腐蝕）？點蝕破壞的特點有哪些？

5.3 點蝕容易在金屬表面哪些部位發(fā)生？

5.4 點蝕發(fā)展形成閉塞電池的條件和機理是什么？

5.5 舉例說明防止點蝕發(fā)生可采取的措施。

5.6 什么事縫隙腐蝕？縫隙腐蝕的特征如何？

5.7 什么是電偶腐蝕？簡述電偶腐蝕的機理。

5.8 當A、B兩種金屬的陰極反應都受氧的擴散控制時，A、B偶接后，A為陰極，B為陽極，二者的面積分別為SA、SB，在電偶效應v與SA/SB 有正比關(guān)系，此為電偶腐蝕

集氧面積原理或稱匯集原理。試根據(jù)極化圖和電偶腐蝕原理加以證明。

5.9 什么是 晶間腐蝕？產(chǎn)生晶間腐蝕的原因有哪些？

5.10 奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的條件和機理是什么？

5.11 鐵素體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的條件和機理是什么？

5.12 影響晶間腐蝕有哪些因素？

5.13 防止晶間腐蝕發(fā)生可采取的措施有哪些？

5.14 1Cr18Ni9/1Cr18Ni9Ti、1Cr17三種不銹鋼應分別采取何種熱處理才能避免發(fā)生晶間腐蝕？為什么?

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第六章 應力作用下的腐蝕與防護

6.1 什么事應力腐蝕？發(fā)生應力腐蝕開裂需要具備哪些基本條件？

6.2 請簡述應力腐蝕開裂的陽極溶解機理。

6.3 Parkins為了說明應變速率在應力腐蝕過程中的重要作用，設計了一個著名的試驗。將預制裂紋的碳錳鋼試樣在Na2CO3-Na2HCO3溶液中進行恒載荷懸臂梁加載。以懸臂梁偏折度與時間作圖（如下圖示），曲線的斜率表示蠕變的相對值，曲線的變化趨勢表示了試件的應力腐蝕敏感性。曲線A對應的試樣自始至終施加-650mV（SCE）的極化電位；曲線B對應的試樣自始至終施加-900mV的極化電位；曲線C對應的試樣40h前施加-900mV的極化電位，40h后移到-650mV的極化電位；曲線D對應的試樣17h前施加-900mV的極化電位，17h后移到-650mV的極化電位。試分別說明A、B、C、D四個試驗中哪種情況發(fā)生了應力腐蝕？哪個電位是應力腐蝕的敏感電位？為什么說應變速率對應力腐蝕的作用甚至比應力的作用還重要？

6.4 什么是氫致開裂？氫的來源有哪些？氫在金屬中的傳輸方式如何？

6.5 舉例說明什么是不可逆氫脆、什么事可逆氫脆。

6.6 試論述有關(guān)可逆氫脆機理的四種理論的主要觀點。

6.7 降低氫致開裂敏感性的途徑和方法有哪些？

6.8 什么是腐蝕疲勞？腐蝕疲勞有哪些特點？

6.9 什么是充刷腐蝕？其特點是什么？

6.10 什么是空泡腐蝕？空泡是如何產(chǎn)生的？

6.11 什么是粘著腐蝕和磨損腐蝕？

6.12 在腐蝕磨損過程中，機械磨損和腐蝕是如何交互作用的?

6.13 為了測試某一合金材料的應力腐蝕敏感性及電化學極化的影響，將該合金材料加工成缺口試樣，施加恒定應力0.5，浸泡在25℃、pH=6的某種電解質(zhì)腐蝕溶液中，并施加不同的陽極或陰極極化電流密度i，測量各試樣的斷裂壽命tf，試驗結(jié)果如下表所示：

i(mA m+8.+5.+3.+1.0

-0.m-2)

0

1

0

2

31

90

33

-2.-4.-7.-8.4

1

5

8

tf(min)

12

13

15.5

415

92

39

21

19

（1）畫出斷裂壽命tf的對數(shù)值lg(tf)隨極化電流密度I的變化關(guān)系曲線；

（2）根據(jù)所畫曲線分析該合金的應力腐蝕機理模型；

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第七章 自然環(huán)境中的腐蝕與防護

7.1 什么是大氣腐蝕？大氣腐蝕的分類和相應的腐蝕特點是什么？

7.2 金屬表面形成銹層后大氣腐蝕過程的特點是什么？

7.3 第二次世界大戰(zhàn)后不久，美國制造的一艘豪華游船“海洋在召喚號”，船體用Monel合金（一種Ni- Cu合金）做船體外殼，用鋼釘鉚接。在海洋中試船不久，就發(fā)現(xiàn)船體主要構(gòu)件發(fā)生了嚴重的破壞，最后不得不報廢。請分析破壞的原因及腐蝕的形態(tài)。用什么措施可以減輕或防止其腐蝕？

7.4 有哪些措施可以防止和減輕金屬材料的大氣腐蝕？

7.5 土壤腐蝕的特點是什么？

7.6 土壤電解質(zhì)的特性有哪些？

7.7 土壤腐蝕電極反應陰極過程和陽極過程的特點是什么？

7.8 簡述土壤腐蝕宏電池的分類及產(chǎn)生原因。

7.9 什么是雜散電流腐蝕？哪些工業(yè)環(huán)境容易產(chǎn)生雜散電流腐蝕？如何防止雜散電流腐蝕？

7.10 簡述防止土壤腐蝕可采取的措施。

7.11 簡述淡水腐蝕電極過程的特性并寫出相應的電極反應式。

7.12 海水腐蝕過程的電化學特性是什么？

7.13 簡述海洋環(huán)境的分類和相應的腐蝕特點。

7.14 海水腐蝕的防護措施有哪些？

7.15 防止微生物腐蝕可采取哪些措施？

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第八章 工業(yè)介質(zhì)中的腐蝕與防護

8.1 說明碳鋼在硫酸、鹽酸、硝酸中的腐蝕速度與酸濃度的關(guān)系。

8.2 哪些工業(yè)金屬材料比較適用于堿溶液中?

8.3 在工業(yè)冷卻水中應主要采取哪些防腐蝕措施?

8.4 影響高溫水腐蝕的主要因素是什么？

8.5 在高溫高壓水中為什么會形成堿腐蝕?應如何避兔?

8.6 熔鹽腐蝕有哪些主要反應形式?

8.7 什么是液態(tài)金屬腐蝕中的溫差質(zhì)量遷移和等溫質(zhì)量遷移現(xiàn)象？

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第九章 電化學保護技術(shù)

9.1 試用電位-pH圖和極化曲線說明陰極保護原理。

9.2 犧牲陽極和外加電流的陰極保護有哪些相同點，有哪些不同點？他們各有哪些優(yōu)缺點？說明之。

9.3 什么叫最小保護電流密度和最小保護電位？怎樣確定合理的陰極保護參數(shù)？

9.4 什么叫陽極保護？陽極保護與陰極保護有哪些不同點？為什么說陽極保護比陰極保護危險性大些？

9.5 為什么陰極保護和陽極保護不能用于防止大氣腐蝕、蒸汽介質(zhì)的腐蝕和有機介質(zhì)的腐蝕?進行陰極保護和陽極保護的條件是什么？

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第十章 金屬涂層保護技術(shù)

10.1 舉例說明陰極性鍍層與陽極鍍層在防蝕作用上有何差異。

10.2 什么叫電鍍？詳細說明電鍍時電流流通的全部機理。

10.3 試比較電解池與原電池的異同。

10.4 簡要說明電鍍液的基本成分及其作用。

10.5 什么叫自催化化學鍍？與電鍍相比，它具有哪些優(yōu)點？ 10.6 什么叫熱浸鍍？熱浸鍍層形成的基本條件是什么？

10.7 什么叫滲鍍？滲層形成的條件是什么？

10.8 簡述鋼上鍍鋅層耐大氣腐蝕機理。

10.9 舉例說明電鍍和熱浸鍍在冶金制品生產(chǎn)中的應用。

第十一章 金屬轉(zhuǎn)化膜保護技術(shù)

11.1 什么叫化學轉(zhuǎn)化膜？它有何用途？舉例說明。

11.2 簡述鋅的鉻酸鹽膜的形成機理及防蝕機理。

11.3 何謂轉(zhuǎn)化型磷化膜和假轉(zhuǎn)化型磷化膜？舉例說明。

11.4 磷化膜具有哪些特征？它有哪些用途？

11.5 什么叫發(fā)藍？簡述鋼鐵化學氧化膜的生成機理。

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11.6 何謂鋁陽極氧化？鋁陽極氧化過程中電壓-時間曲線有何特點，并加以說明。

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第十二章 非金屬涂層保護技術(shù)

12.1 什么叫涂料?簡述防蝕涂料的組成及其作用。

12.2 什么叫襯里保護？舉例說明。

12.3 什么叫玻璃鋼？玻璃鋼襯里由哪幾部分構(gòu)成？它們各自的作用是什么？

12.4 橡膠襯里的硫化目的是什么？是否應在襯里粘貼前進行？為什么？舉出三種硫化方法。

12.5 什么叫搪瓷？它由哪些成分組成？各成分的主要作用是什么？

12.6 防銹油脂由哪些成分組成？各成分的作用是什么？防銹油脂的防護作用是怎樣實現(xiàn)的？

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第十三章 緩蝕劑保護技術(shù)

13.1 什么叫緩蝕劑？什么叫緩蝕效率？

13.2 簡要說明氧化膜型、沉淀膜型和吸附膜型緩蝕劑的特征。

13.3 為什么鉻酸鹽是危險性緩蝕劑？

13.4 為什么鋼鐵的化學酸洗工藝要使用緩蝕劑？采用何種緩蝕劑？

13.5 防銹用緩蝕劑分幾類？各舉一例。

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第十四章 金屬設備的防腐蝕設計

14.1 什么是防腐蝕設計？它包括哪幾個方面?

14.2 在進行防腐蝕設計前，需掌握哪些方面的資料？

14.3 造成設備腐蝕的環(huán)境因素包括哪些方面?分別用什么參數(shù)評價?

14.4 選擇防腐蝕材料的原則是什么?

14.5 為進行合理選材需了解的材料性能有哪些？

14.6 防腐蝕選材的一般程序是什么?

14.7 防腐蝕措施大體可分為哪幾類?

14.8 如何根據(jù)具體的使用工況選擇防腐蝕措施?

14.9 如何鑒別各種防腐蝕措施的有效性和適應性？

14.10 防腐蝕結(jié)構(gòu)設計因遵循的原則是什么？

14.11 防腐蝕強度設計主要包含哪幾個方面？