武汉理工大学材料科学基础（第2版）课后习题和答案(14)

全面腐蚀 局部腐蚀 点腐蚀 晶间腐蚀 应力腐蚀 腐蚀疲劳 涡流腐蚀 缝隙腐蚀 KISCC da/dt 2. 以不锈钢在充气的NaCl溶液中孔腐蚀为例，简述小孔腐蚀的机理。 3. 为提高18Cr-9Ni不锈钢的抗点蚀性能,可在钢中加入哪些元素?

4. 应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt与KI值之间的关系如图 11.2 所示,试指出曲线上的两个端点各代表材料的什么特征值？并根据此图说明裂纹扩展速率da/dt与KI值的关系。 5. 影响晶间腐蚀的因素有哪些？

6. 简述应力腐蚀的机理及减少应力腐蚀的措施。 7. 试述硅酸盐材料的腐蚀机理及影响腐蚀的因素。 8. 玻璃的腐蚀有哪几种形式?简要说明之。 9. 混凝土的腐蚀有哪几种形式?简要说明之。

10.以Al2O3/SiC复合材料为例说明陶瓷基复合材料的氧化行为。 11.什么是高分子材料的腐蚀?有何主要表现？

12.何为高分子材料的物理老化?其特点是什么?物理老化对性能有何影响？

答案

1 名词解释及符号意义

全面腐蚀 局部腐蚀 点腐蚀 晶间腐蚀 应力腐蚀 腐蚀疲劳 涡流腐蚀 缝隙腐蚀 KISCC da/dt 全面腐蚀：是常见的一种腐蚀,是指整个金属表面均发生腐蚀,它可以是均匀的也可以是不均匀的。全面腐蚀一般属于微观电池腐蚀。

局部腐蚀：腐蚀作用集中在某一定的区域内,而金属的其余部分几乎没有发生腐蚀。主要有点腐蚀(孔腐蚀) 、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择腐蚀,应力腐蚀、腐蚀疲劳、湍流腐蚀等。

点腐蚀：金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微,但在局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的一种腐蚀破坏形式。

晶间腐蚀：是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。这种腐蚀是在金属(合金) 表面无任何变化的情况下,使晶粒间失去结合力,金属强度完全丧失,导致设备突发性破坏。

应力腐蚀：(英文缩写SCC,stress corrosion crack) 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。

腐蚀疲劳：在腐蚀介质和交变应力共同作用下而引起的材料或构件的破坏。 涡流腐蚀：腐蚀性流体与金属间相互运动引起的金属加速破坏。

缝隙腐蚀：浸在腐蚀介质中的构筑物,由于金属与金属之间或金属与非金属之间形成缝隙,而缝隙中又可进入并存留住腐蚀介质,从而使缝隙内部产生加速腐蚀的现象。

KISCC ： 一般认为当拉伸应力低于某一个临界值时,不再发生断裂破坏,这个临界应力称应力腐蚀开裂门槛值,用KISCC或临界应力óth 表示。

da/dt：表示单位时间内裂纹的扩展量叫应力腐蚀裂纹扩展速率。 2 以不锈钢在充气的NaCl溶液中孔腐蚀为例,简述小孔腐蚀的机理。

表面带有氧化膜的金属与含有活性氯离子的介质接触时,活性氯离子首选吸附在金属表面氧化膜的某些部位。当金属的电位达到孔蚀电位时,在氧化膜或钝化膜的薄弱点,如在晶界、位错露头、外来原子在点阵中的夹杂和氧化膜的应力裂纹处,或者由于竞争吸附的结果使金属表面的吸附氧被氯离子取代,或由于电场强度使氯离子获得足够能量,使其穿过氧化膜的薄弱部分,从而使氧化膜受到局部破坏并使金属发生局部的阳极溶解,于是开始形成蚀孔。在蚀孔开始形成之前有一段很长的孕育期,有的可长达几个月甚至几年,而一旦蚀孔形成之后,它的生长却是一个自催化过程,以不断增长的速度穿透金属。

3 为提高18Cr-9Ni不锈钢的抗点蚀性能,可在钢中加入哪些元素? 增加铬和镍含量,加入钼等。

4 应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt与KI值之间的关系如图11.2所示,试指出曲线上的两个端点各代表材料的什么特征值？并根据此图说明裂纹扩展速率da/dt与KI值的关系

曲线与横坐标的交点代表到达临界点,既da/dt马上就要大于零,裂纹即将产生。 曲线的最高点代表 裂纹深度已接近临界尺寸,马上就要断裂。

(1) 区域I 当KI稍大于KISCC时,裂纹经过一段孕育后突然加速发展,即在I区内,裂纹生长速率对KI值较敏感。

(2) 区域II da/dt与KI无关,通常说的裂纹扩展速率就是指该区速率,因为它主要由电化学过程控制,较强烈地依赖于溶液的p值,粘度和温度；

(3) 区域III 失稳断裂区,裂纹深度已接近临界尺寸acr ,当超过这个值时,应力强度因子KI达到KIC时,裂纹生长速率迅速增加直至发生失稳断裂。 5 影响晶间腐蚀的因素有哪些？ 影响晶间腐蚀的因素主要有： (1) 加热温度与时间 (2) 合金成分

不锈钢中除了主要成分Cr、Ni C外,还含有Mo、Ti、Nb 等合金元素。它们对晶间腐蚀的作用

如下：

① 碳：奥氏体不锈钢中碳量愈高,晶界腐蚀倾向愈严重,导致晶间腐蚀碳的临界浓度为0.02%(质量分数) 。

② 铬：能提高不锈钢耐晶界腐蚀的稳定性。当铬含量较高时,允许增加钢中含碳量。例如,当不锈钢中铬的质量分数从18％提高到22％时,碳的质量分数允许从0.02％增加到0.06 ％。 ③ 镍：增加不锈钢晶界腐蚀敏感性。可能与镍降低碳在奥氏体钢中的溶解度有关。 ④ 钛、铌：都是强碳化物生成元素,高温时能形成稳定的碳化物TiC及NbC,减少了碳在回火时的析出,从而防止了铬的贫化。

6 简述应力腐蚀的机理及减少应力腐蚀的措施。 应力腐蚀机理的主要理论有： (1)阳极快速溶解理论

何尔(Hoar)和希纳斯(Hines)首先提出阳极快速溶解理论。该理论认为裂纹一旦形成,裂纹尖端的应力集中导致裂纹尖端前沿区发生迅速屈服,晶体内位错沿着滑移面连续地到达裂纹尖端前沿表面,产生大量瞬间活性溶解质点,导致裂纹尖端(阳极)快速溶解。 (2) 闭塞电池理论

该理论认为,在已存在的阳极溶解的活化通道上,腐蚀优先沿着这些通道进行。在应力协同作用下,闭塞电池腐蚀所引发的腐蚀孔扩展为裂纹,产生SCC。这种闭塞电池作用与孔腐蚀相似,也是一个自催化的腐蚀过程,在拉应力作用下使裂纹不断扩展,直至断裂。 (3)膜破裂理论（滑移-溶解理论） …… 此处隐藏：882字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……