金属的大气腐蚀及其实验方法.pdf

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书籍描述

编辑推荐
1.本书原创性高,是作者在腐蚀领域十多年研究成果的总结和归纳,全面介绍了当前金属大气腐蚀研究的有关理论和实验方法。
2.中国工程院院士作序推荐。

作者简介
万晔,于中国科学院金属研究所获博士学位。曾任美国弗吉尼亚大学工程学院材料系Senior Scientist。主讲了包括辽宁省精品课“材料科学基础”在内的4门专业核心课,已培养毕业硕士研究生多名。
  一直进行金属材料的腐蚀与防护研究,由于在该领域的持续性工作,获得了国家、地方已经相关行业的资金资助,包括主持省部级以上科研项目8项,包括国家自然科学青年基金“海洋大气环境因素对银的腐蚀作用机制(51101106)”、国家自然科学基金重大项目子课题“污染条件下典型轻合金的大气腐蚀机理研究(5499336-5)”、国家自然科学基金重点项目协作课题“51131007”,以及辽宁省优秀科技人才第一层次支持计划(LR2012019)。参与科研项目7项。以第一作者发表三大检索论文37篇,其中被SCI收录16篇,论文被引用135次。申请发明专利7项,其中3项已获授权。主持完成的“湿电流工艺”研究成果已经用于华为公司的数字信号系统当中,取得了很好的实际效果。
  与美国弗吉尼亚大学、美国俄亥俄州立大学、美国夏威夷大学、美国宾夕法尼亚州立大学、瑞典皇家理工学院以及澳大利亚联邦科学与工业研究组织材料科学与工程中心进行了广泛深入的学术交流,不仅深入地了解了材料失效领域的国际前沿动态,而且开拓了和他们的合作交流渠道。在美国弗吉尼亚大学进行的科研项目所取得的成果获美国国防部颁发的“腐蚀杯”奖项。为美国腐蚀工程师协会会员、美国电化学协会会员、美国材料研究协会会员。

目录
第1篇概述1
第1章金属的大气腐蚀简介2
11引言2
12大气腐蚀的分类4
13大气腐蚀的影响因素5
131气候因素5
132大气中的污染物6
14大气腐蚀的特征9
141阴极过程9
142阳极过程9
143欧姆电阻9
15材料的选取和研究目的12
参考文献14
第2篇大气腐蚀的实验方法17
第2章金属大气腐蚀的暴露方法18
21大气腐蚀试验站18
211我国典型大气腐蚀试验站18
212美国典型大气腐蚀试验站20
213大气腐蚀试验站的研究发展趋势21
22现场暴露实验22
221现场实物暴露实验22
222现场挂片暴露实验22
23实验室模拟加速实验24
231实验室模拟大气腐蚀25
232ASTM B117盐雾箱的改进29
参考文献34
第3章金属大气腐蚀的分析方法38
31重量分析法38
311失重法38
312增重法39
313石英晶体微天平39
32形貌分析法40
321扫描电子显微镜40
322聚焦离子束系统41
323原子力显微镜42
324激光扫描共聚焦显微镜42
33结构分析法43
331红外光谱法43
332X射线衍射法44
333X射线光电子能谱法45
34电化学分析法46
341大气腐蚀传感器47
342电化学工作站47
343扫描开尔文探针技术49
参考文献51
第3篇典型金属的大气腐蚀行为53
第4章钢的大气腐蚀54
41概述54
42经预污染处理后钢的大气腐蚀56
421不同污染气体对钢初期腐蚀的影响57
422不同污染气体预处理对钢中后期腐蚀的影响60
43Q235钢在可溶盐和二氧化硫污染条件下的大气腐蚀69
431不同可溶盐沉积对Q235钢大气腐蚀的影响69
432在含SO2的气氛中不同可溶盐污染对Q235钢大气腐蚀
的影响79
44本章小结86
参考文献87
第5章紫铜的大气腐蚀90
51概述90
52紫铜的热重分析92
53紫铜在湿热环境中的大气腐蚀93
531腐蚀动力学93
532腐蚀形貌99
533腐蚀产物结构104
534紫铜在湿热大气中腐蚀的影响因素106
535紫铜在湿热大气中的腐蚀机制109
54本章小结110
参考文献111
第6章纯银的大气腐蚀113
61概述113
62纯银在不同表面粗糙度条件下的大气腐蚀116
621表面粗糙度和表面功函的理论116
622表面形貌120
623表面功函120
624表面粗糙度和表面功函相关性模型有效性的验证120
625表面粗糙度对银大气腐蚀的影响126
63纯银在海洋大气环境下的腐蚀127
631纯银表面腐蚀后的结构和形貌127
632腐蚀产物的数量129
64本章小结132
参考文献132
第7章镁合金的初期大气腐蚀行为135
71概述135
72AZ91D镁合金在氯化铵污染条件下的大气腐蚀136
721可溶盐在镁合金上的润湿特性136
722氯化铵沉积对AZ91D镁合金初期腐蚀特征的影响140
73MB8镁合金在氯化铵和二氧化硫污染条件下的大气腐蚀148
731腐蚀失重149
732腐蚀形貌150
733腐蚀产物结构组成152
734腐蚀机理153
74本章小结154
参考文献155
第8章铝合金的初期大气腐蚀行为158
81概述158
82经可溶盐沉积的铝在净化空气中的大气腐蚀160
821可溶盐的吸湿动力学160
822铝在净化空气中的腐蚀161
823铝在含SO2气氛中的大气腐蚀162
83LY12硬铝合金在两种可溶盐污染条件下的大气腐蚀165
831不同盐沉积对LY12铝合金大气腐蚀的影响166
832SO2存在的条件下盐沉积对LY12铝合金大气腐蚀的影响173
84本章小结178
参考文献179
第4篇现场暴露和室内加速腐蚀的相关性181
第9章实验室模拟加速大气腐蚀的加速性182
91紫铜的现场挂片和室内加速大气腐蚀的相关性182
92纯银的现场挂片和室内加速大气腐蚀的相关性184
93本章小结186
参考文献187

序言
材料在大气环境中的腐蚀可以引起基础设施(如桥梁、铁路等)和各类设备(如机械、电子元器件等)的失效,为国民经济带来巨大损失和社会危害。其间接损失要远大于直接损失,更是很难准确估算。
大气腐蚀是一门综合性的学科,发展还不到100年。大气腐蚀是材料与周围大气环境相互作用的结果。通常是潮湿气体在材料表面形成薄液膜发生电化学反应引起的。环境湿度和污染程度不同,液膜形态、厚度和成分就会不同,从而也就会造成形式不同、速率不同的大气腐蚀。至于在干燥大气中,铜、银也会因氧化失去光泽,在存在还原性硫化物的条件下,则完全不需要水分也能发生腐蚀。近年来人们更加意识到,即便是轻微的腐蚀,也会给电子器件的功能带来致命性的危险。由此可见谈到大气腐蚀,我们就必须直接面对气相、液相、薄液膜、固相分解、腐蚀产物的剥离和流失等一系列多学科交叉的复杂问题和挑战。迄今,由于问题的复杂性,我们还不能监控和准确描述大气腐蚀过程中同时发生的一切。
多年来, 设计大气腐蚀模拟实验系统,研究环境因素的影响,认清大气腐蚀过程的动力学规律和机理,一直是国内外科学界关注的研究内容。其目的是寻求预防和缓解腐蚀的措施,预测材料在大气环境中的使用寿命,确保服役过程的安全和可靠。
近年来,固体表面分析和数字化技术取得了巨大的进步,使我们在固体表面成分、价态、形貌等方面的分析能力发生了根本性的变化。非真空、高分辨、实时原位的测量技术进步很快,例如石英晶体微天平、原子力显微镜、开尔文探针等。它们与电化学和氧化基础理论相结合,为阐明大气腐蚀过程的机理提供了良好的契机。
“六五”以来,国家科委和国家自然科学基金相继设置重大专项开展自然环境腐蚀研究,取得了良好的进展。万晔博士从“九五”开始参加上述课题,并专注于大气腐蚀研究。她在国内外多年研究的基础上将自己完成的工作进一步分析、归纳、总结成书。书中较系统地介绍了大气腐蚀的基本理论、试验方法和研究现状,总结了钢、铝、镁、铜、银等各类典型金属材料的大气腐蚀的新规律。这些结果得之不易,也很有应用价值。例如,她将纯银和紫铜在模拟系统中得到的腐蚀结果和现场暴露实验结果进行了相关性研究,不仅得到了较好的相关系数,而且在大气腐蚀模拟实验系统中获得了较高的加速因子。
我国目前有关大气腐蚀的专著还很少,这本书对我国从事大气腐蚀的研究人员和工程技术人员都会有重要的参考价值。我愿意将本书介绍给读者,促进大气腐蚀研究取得更新的进展,也希望催生更多的作品问世。

内容简介
本书是作者在腐蚀领域十多年研究成果的总结和归纳。在书中全面地介绍了当前金属大气腐蚀研究的有关理论和实验方法。全书在材料科学和电化学等专业学科的基础上,在介绍金属大气腐蚀知识的前提下,系统地阐明了钢、铜、银、铝合金以及镁合金等典型金属的大气腐蚀机理,以及导致这些金属腐蚀行为的根本原因,剖析了气体污染物、固体污染物、紫外线等环境介质对其腐蚀行为的影响以及可能存在的相互作用,详述了在金属大气腐蚀中的几种关键实验室加速模拟技术,设计了相应的室内加速腐蚀模拟系统,剖析了实验室加速实验和现场暴露实验的相关性。
本书可供石油、化工、冶金、能源、环境、土木工程、航空航天、海洋、核工业等领域从事材料腐蚀与防护的技术人员阅读,也可供大专院的相关专业IJ币生作为专业参考书。

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