材料腐蚀

2023年12月31日发(作者：描写蝴蝶的诗句)

1.何谓化学腐蚀、电化学腐蚀？

2．详细推导V、VL和ia的关系，并标出推导过程中各符号的单位？

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※<习题二>

3.名词解释：平衡电极电位、交换电流密度、非平衡电极电位、混合电位、共轭体系。

4.什么 是腐蚀原电池，它与干电池工作原理有何区别与联系，它是如何工作的？

5. 计算Cu电极在0.1mol/LCuSO4和5 mol/LCuSO4溶液之间构成的浓差电池电动势（忽略其液接电位）。

6.请绘制Fe-H 2O体系的电位-pH图。

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※<习题三>

7.什么是零电荷电位，它与自腐蚀电位是否有区别？

8.电化学极化控制下决定腐蚀速率的主要因素是什么？

9.试画出由电化学控制的阳极极化曲线，请写出当阳极过电位大于120mV后的动力学方程。

10.试画出浓度极化控制的阴极极化曲线，并标出极限电流密度，指出极限电流密度的意义。

11.腐蚀电池分类的依据是什么？有哪些类型的腐蚀电池，产生的原因是什么？

12.试用混合电位理论讨论Fe对铁在酸中腐蚀行为的影响。

13.试画出阴极和电阻混合控制的Evans图。

3+

※<习题四>

14.析氢腐蚀有哪些特征？影响析氢过电位的因素有哪些？

15.什么是吸氧腐蚀？影响因素有哪些？

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※<习题五>

16.金属的自钝化和电化学钝化有何异同？介质中的氧化剂必须满足什么条件才能实现金属的自钝化？

17.何谓钝化和过钝化？

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※<习题六>

18.简要阐述电偶腐蚀的影响因素及其作用规律。

19.小孔腐蚀是如何孕育和发展的？

20.比较小孔腐蚀与缝隙腐蚀的异同？

21.试区分晶间腐蚀与选择性腐蚀，举例说明。

22.试阐述应力腐蚀的力学特征、环境特征和材料特征。

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※<习题七>

23.试举例画出金属高温氧化的三种动力学规律图

24.水膜厚度与金属腐蚀速率有何关系？

25.管线钢在干土壤与湿土壤交界处腐蚀，哪一端为阳极？为什么？

26.盐有哪些类型？它们对金属的腐蚀作用规律如何？

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※<习题八>

27.何谓防腐蚀设计，设计过程中应遵循什么原则？

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※<习题九>

28.钻井设备腐蚀环境的特点是什么，会发生哪些腐蚀？

29.集输管线在土壤中可能发生哪些宏观腐蚀类型？为什么？

30.硫酸有何特点？对金属腐蚀作用规律怎样?

第一章 金属腐蚀概论

1.1 金属腐蚀定义是什么？金属腐蚀学包含哪些主要内容？是如何分类的？

1.2 金属腐蚀与防护和国名经济发展有什么关系？请举例说明。

1.3 金属腐蚀与防护学科是怎样发展起来的？我国金属腐蚀与防护科技发展状况如

何？

1.4 金属防护技术包括哪些基本方面？

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第二章 金属腐蚀电化学理论基础

2.1 如何判断在一定条件下某种金属材料发生电化学腐蚀的可能性？

2.2 什么叫腐蚀电池？腐蚀电池大致可分为几类？

2.3 什么是极化？何谓电化学极化？何谓浓差极化?

2.4 如何运用腐蚀极化图解释电化学腐蚀？

2.5 什么是析氢腐蚀和吸氧腐蚀？

2.6 何谓钝化？钝化的本质是什么？

2.7 铜电极和氢电极（PH2=2atm）浸在Cu2+ 活度为1且pH=1的CuSO4溶液中组成电池，25°C，求该电池的电动势，并判断电池的极性。

2.8 成相膜理论和吸附膜理论的区别是什么？

2.9 试判断铁在25℃，中性溶液中是否可能发生耗氧腐蚀。

2.10 低碳刚在pH＝2的无氧水溶液中，腐蚀电位为-0.64V（相对饱和Cu/CuSO4电极）。对于同样钢的氢过电位（单位为V）遵循下列关系：η＝0.7+0.1lgi，式中i的单位为A·cm-2。假定所有钢表面近似作为阴极，计算腐蚀速度（mm·a-1)。

2.11 25℃时，铁在3％NaCl水溶液中腐蚀，欧姆电阻很小，可

忽略不计。测得其腐蚀电位Ecorr＝-0.544V（SCE)，试计算该腐蚀体系中阴、阳极控制速度。

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

2.12 已知水以40L·min-1的速度流入钢制管道，并且水中含有5.50ml·L-1的氧（25℃，101325 Pa），水离开管道时的含氧量降为0.15 ml·L-1。假设所有的腐蚀集中发生在面积为30m2的形成Fe2O3的加热区，试求腐蚀速度（以g·m-2·d-1为单位）。

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第三章 金属材料的耐腐蚀性能

3.1 纯金属按其热力学稳定性可分为哪几种？根据是什么？

3.2 提高合金耐蚀性有哪些途径？其中最有效的途径是什么？举例说明。

3.3 耐蚀金属材料是如何分类的？

3.4 碳钢在盐酸、硫酸、硝酸及碱的溶液中的腐蚀行为如何？

3.5 在耐大气腐蚀用钢及耐海水腐蚀用钢中，通常加入哪些主要合金元素？这些元素是如何提高其耐蚀性能？举例说明。

3.6 不锈钢加入的主要合金元素有哪些？有什么作用？

3.7 不锈钢成分与组织结构关系图能说明什么问题?

3.8 从组成来划分，高温合金分为哪几类？

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第四章 金属的高温腐蚀与防护

4.1 举例说明高温腐蚀在科学技术发展中的重要性。

4.2 研究高温腐蚀时，热力学有什么作用？如何应用各种热力学图？

4.3 氧化物的晶体结构与缺陷与金属的抗高温腐蚀有什么关系？

4.4 简述各种金属氧化机理？

4.5 合金氧化有什么特点？如何提高合金的抗氧化性能？指出其理论依据。

4.6 金属的高温硫化与氧化相比较有什么特点？

4.7 在O-S混合系中如何提高合金的抗高温腐蚀性能？

4.8 按照热腐蚀酸碱熔融机理，如何提高合金的抗热腐蚀性能？

4.9 如何防止和阻碍金属与合金的碳化？

4.10 高温合金有哪些基本类型？其抗高温腐蚀性能如何？

4.11 抗高温腐蚀涂层有哪些基本类型？分析限制其性能的因素。

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第五章 全面腐蚀、局部腐蚀与防护

5.1 什么是全面腐蚀？什么是局部腐蚀？全面腐蚀和局部腐蚀

有哪些特征？为什么局部腐蚀较面腐蚀更具危害性？

5.2 什么是点蚀（小孔腐蚀）？点蚀破坏的特点有哪些？

5.3 点蚀容易在金属表面哪些部位发生？

5.4 点蚀发展形成闭塞电池的条件和机理是什么？

5.5 举例说明防止点蚀发生可采取的措施。

5.6 什么事缝隙腐蚀？缝隙腐蚀的特征如何？

5.7 什么是电偶腐蚀？简述电偶腐蚀的机理。

5.8 当A、B两种金属的阴极反应都受氧的扩散控制时，A、B偶接后，A为阴极，B为阳极，二者的面积分别为SA、SB，在电偶效应v与SA/SB 有正比关系，此为电偶腐蚀

集氧面积原理或称汇集原理。试根据极化图和电偶腐蚀原理加以证明。

5.9 什么是 晶间腐蚀？产生晶间腐蚀的原因有哪些？

5.10 奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的条件和机理是什么？

5.11 铁素体不锈钢产生晶间腐蚀的条件和机理是什么？

5.12 影响晶间腐蚀有哪些因素？

5.13 防止晶间腐蚀发生可采取的措施有哪些？

5.14 1Cr18Ni9/1Cr18Ni9Ti、1Cr17三种不锈钢应分别采取何种热处理才能避免发生晶间腐蚀？为什么?

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第六章 应力作用下的腐蚀与防护

6.1 什么事应力腐蚀？发生应力腐蚀开裂需要具备哪些基本条件？

6.2 请简述应力腐蚀开裂的阳极溶解机理。

6.3 Parkins为了说明应变速率在应力腐蚀过程中的重要作用，设计了一个著名的试验。将预制裂纹的碳锰钢试样在Na2CO3-Na2HCO3溶液中进行恒载荷悬臂梁加载。以悬臂梁偏折度与时间作图（如下图示），曲线的斜率表示蠕变的相对值，曲线的变化趋势表示了试件的应力腐蚀敏感性。曲线A对应的试样自始至终施加-650mV（SCE）的极化电位；曲线B对应的试样自始至终施加-900mV的极化电位；曲线C对应的试样40h前施加-900mV的极化电位，40h后移到-650mV的极化电位；曲线D对应的试样17h前施加-900mV的极化电位，17h后移到-650mV的极化电位。试分别说明A、B、C、D四个试验中哪种情况发生了应力腐蚀？哪个电位是应力腐蚀的敏感电位？为什么说应变速率对应力腐蚀的作用甚至比应力的作用还重要？

6.4 什么是氢致开裂？氢的来源有哪些？氢在金属中的传输方式如何？

6.5 举例说明什么是不可逆氢脆、什么事可逆氢脆。

6.6 试论述有关可逆氢脆机理的四种理论的主要观点。

6.7 降低氢致开裂敏感性的途径和方法有哪些？

6.8 什么是腐蚀疲劳？腐蚀疲劳有哪些特点？

6.9 什么是充刷腐蚀？其特点是什么？

6.10 什么是空泡腐蚀？空泡是如何产生的？

6.11 什么是粘着腐蚀和磨损腐蚀？

6.12 在腐蚀磨损过程中，机械磨损和腐蚀是如何交互作用的?

6.13 为了测试某一合金材料的应力腐蚀敏感性及电化学极化的影响，将该合金材料加工成缺口试样，施加恒定应力0.5，浸泡在25℃、pH=6的某种电解质腐蚀溶液中，并施加不同的阳极或阴极极化电流密度i，测量各试样的断裂寿命tf，试验结果如下表所示：

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）画出断裂寿命tf的对数值lg(tf)随极化电流密度I的变化关系曲线；

（2）根据所画曲线分析该合金的应力腐蚀机理模型；

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第七章 自然环境中的腐蚀与防护

7.1 什么是大气腐蚀？大气腐蚀的分类和相应的腐蚀特点是什么？

7.2 金属表面形成锈层后大气腐蚀过程的特点是什么？

7.3 第二次世界大战后不久，美国制造的一艘豪华游船“海洋在召唤号”，船体用Monel合金（一种Ni- Cu合金）做船体外壳，用钢钉铆接。在海洋中试船不久，就发现船体主要构件发生了严重的破坏，最后不得不报废。请分析破坏的原因及腐蚀的形态。用什么措施可以减轻或防止其腐蚀？

7.4 有哪些措施可以防止和减轻金属材料的大气腐蚀？

7.5 土壤腐蚀的特点是什么？

7.6 土壤电解质的特性有哪些？

7.7 土壤腐蚀电极反应阴极过程和阳极过程的特点是什么？

7.8 简述土壤腐蚀宏电池的分类及产生原因。

7.9 什么是杂散电流腐蚀？哪些工业环境容易产生杂散电流腐蚀？如何防止杂散电流腐蚀？

7.10 简述防止土壤腐蚀可采取的措施。

7.11 简述淡水腐蚀电极过程的特性并写出相应的电极反应式。

7.12 海水腐蚀过程的电化学特性是什么？

7.13 简述海洋环境的分类和相应的腐蚀特点。

7.14 海水腐蚀的防护措施有哪些？

7.15 防止微生物腐蚀可采取哪些措施？

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第八章 工业介质中的腐蚀与防护

8.1 说明碳钢在硫酸、盐酸、硝酸中的腐蚀速度与酸浓度的关系。

8.2 哪些工业金属材料比较适用于碱溶液中?

8.3 在工业冷却水中应主要采取哪些防腐蚀措施?

8.4 影响高温水腐蚀的主要因素是什么？

8.5 在高温高压水中为什么会形成碱腐蚀?应如何避兔?

8.6 熔盐腐蚀有哪些主要反应形式?

8.7 什么是液态金属腐蚀中的温差质量迁移和等温质量迁移现象？

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第九章 电化学保护技术

9.1 试用电位-pH图和极化曲线说明阴极保护原理。

9.2 牺牲阳极和外加电流的阴极保护有哪些相同点，有哪些不同点？他们各有哪些优缺点？说明之。

9.3 什么叫最小保护电流密度和最小保护电位？怎样确定合理的阴极保护参数？

9.4 什么叫阳极保护？阳极保护与阴极保护有哪些不同点？为什么说阳极保护比阴极保护危险性大些？

9.5 为什么阴极保护和阳极保护不能用于防止大气腐蚀、蒸汽介质的腐蚀和有机介质的腐蚀?进行阴极保护和阳极保护的条件是什么？

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第十章 金属涂层保护技术

10.1 举例说明阴极性镀层与阳极镀层在防蚀作用上有何差异。

10.2 什么叫电镀？详细说明电镀时电流流通的全部机理。

10.3 试比较电解池与原电池的异同。

10.4 简要说明电镀液的基本成分及其作用。

10.5 什么叫自催化化学镀？与电镀相比，它具有哪些优点？ 10.6 什么叫热浸镀？热浸镀层形成的基本条件是什么？

10.7 什么叫渗镀？渗层形成的条件是什么？

10.8 简述钢上镀锌层耐大气腐蚀机理。

10.9 举例说明电镀和热浸镀在冶金制品生产中的应用。

第十一章 金属转化膜保护技术

11.1 什么叫化学转化膜？它有何用途？举例说明。

11.2 简述锌的铬酸盐膜的形成机理及防蚀机理。

11.3 何谓转化型磷化膜和假转化型磷化膜？举例说明。

11.4 磷化膜具有哪些特征？它有哪些用途？

11.5 什么叫发蓝？简述钢铁化学氧化膜的生成机理。

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11.6 何谓铝阳极氧化？铝阳极氧化过程中电压-时间曲线有何特点，并加以说明。

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第十二章 非金属涂层保护技术

12.1 什么叫涂料?简述防蚀涂料的组成及其作用。

12.2 什么叫衬里保护？举例说明。

12.3 什么叫玻璃钢？玻璃钢衬里由哪几部分构成？它们各自的作用是什么？

12.4 橡胶衬里的硫化目的是什么？是否应在衬里粘贴前进行？为什么？举出三种硫化方法。

12.5 什么叫搪瓷？它由哪些成分组成？各成分的主要作用是什么？

12.6 防锈油脂由哪些成分组成？各成分的作用是什么？防锈油脂的防护作用是怎样实现的？

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第十三章 缓蚀剂保护技术

13.1 什么叫缓蚀剂？什么叫缓蚀效率？

13.2 简要说明氧化膜型、沉淀膜型和吸附膜型缓蚀剂的特征。

13.3 为什么铬酸盐是危险性缓蚀剂？

13.4 为什么钢铁的化学酸洗工艺要使用缓蚀剂？采用何种缓蚀剂？

13.5 防锈用缓蚀剂分几类？各举一例。

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第十四章 金属设备的防腐蚀设计

14.1 什么是防腐蚀设计？它包括哪几个方面?

14.2 在进行防腐蚀设计前，需掌握哪些方面的资料？

14.3 造成设备腐蚀的环境因素包括哪些方面?分别用什么参数评价?

14.4 选择防腐蚀材料的原则是什么?

14.5 为进行合理选材需了解的材料性能有哪些？

14.6 防腐蚀选材的一般程序是什么?

14.7 防腐蚀措施大体可分为哪几类?

14.8 如何根据具体的使用工况选择防腐蚀措施?

14.9 如何鉴别各种防腐蚀措施的有效性和适应性？

14.10 防腐蚀结构设计因遵循的原则是什么？

14.11 防腐蚀强度设计主要包含哪几个方面？