腐蚀与防护-第十三章-非金属材料的腐蚀与防护讲课稿.ppt

腐蚀与防护-第十三章-非金属材料的腐蚀与防护一、高分子材料一、高分子材料高分子材料的基本知识高分子材料的基本知识高分子材料的腐蚀与防护高分子材料的腐蚀与防护基本概念基本概念有机高分子化合物是由有机低分子化合物在一定条件下聚合而成的，具有重复排列链状结构的高聚物。如聚乙烯塑料就是由乙烯聚合而成的高分子材料。低分子化合物（如乙烯CH2=CH2）称为单体高分子材料的基本知识高分子材料的基本知识大分子链重复排列的结构单元（如）称为链节，链节重复排列的个数n称为聚合度聚合度。聚合度越大，高聚物的大分子链越长，其分子量也就愈大。高聚物与具有明确分子量的低分子化合物不同，同一高聚物因其聚合度不同，大分子链的长短各异，其分子量也就各不相同。通常所说高聚物的分子量是指其分子量的统计平均值。如：聚氯乙烯的分子量为20000160000。聚乙烯(PE)图例聚丙烯(PP)图例酚醛塑料(PE)图例酚醛塑料(PE)图例环氧塑料(EP)图例环氧塑料(EP)图例结合键结合键作为高聚物单体的低分子化合物必然具备不饱和的键，如各种烯烃类化合物、环状化合物和含有特殊官能团的化合物，在聚合反应中能形成两个以上的新键，把单体低分子变成链节连接成大分子链。否则不能聚合成大分子链，也就不能形成高聚物。在高分子链中原子以共价键共价键结合，这种结合力称为主价力高分子链内组成元素不同，原子间共价键的结合力不同，聚合物的性能因而不同。在高聚物大分子之间一般是分子来链连接的，（靠分子间力连接的）这一结合力范德华力范德华力，称为次价力。高分子化合物的组成与结构高分子化合物的组成与结构高分子的聚集态及性能高分子的聚集态及性能(晶态、非晶态晶态、非晶态)1.晶晶态态结结构构线线型型聚聚合合物物固固化化时时可可以以结结晶晶，但但由由于于分分子子链链运运动动较较困困难难，不不可可能能完完全全结结晶晶。所所以以晶晶态态聚聚合合物物实实际际为为晶晶区区（分分子子有有规规律律排排列列）和和非非晶晶区区（分分子子无无规规律律排排列列）两两相相结结构构，一一般般结结晶晶度度（晶晶区区所所占占有有的的重重量量百百分分比比）只只有有50%85%，特特殊殊情情况况可可达达到到98%。在在结结晶晶聚聚合合物物中中，晶晶区区与与非非晶晶区区相相互互穿穿插插，紧紧密密相相连连，一一个大分子链可以同时穿过许多晶区和非晶区。个大分子链可以同时穿过许多晶区和非晶区。结结晶晶度度：晶晶区区所所占占的的面面积积。结结晶晶度度越越大大材材料料的的强强度度、硬度、刚性高，但弹性、伸长率低。硬度、刚性高，但弹性、伸长率低。高分子的聚集态及性能高分子的聚集态及性能(晶态、非晶态晶态、非晶态)2.非非晶晶态态结结构构聚聚合合物物凝凝固固时时，分分子子不不能能规规则则排排列列，呈呈长长程程无无序序、近近程程有有序序状状态态。非非晶晶态态聚聚合合物物分分子子链链的的活活动动能能力力大大，弹弹性性和和塑塑性性较较好好。由由于于其其聚聚集集态态结结构构态态是是均均相相的的，因因而而材料各个方向的性能是相同的。材料各个方向的性能是相同的。晶 区非晶区高聚物的三态高聚物的三态1.线型无定型高聚物线型无定型高聚物玻璃态：塑玻璃态：塑料料高弹态：橡高弹态：橡胶胶粘流态：粘结剂粘流态：粘结剂高聚物的三态高聚物的三态2.线型结晶型高聚物线型结晶型高聚物只有只有Tm转变温度，转变温度，Tm既是熔点，又是既是熔点，又是粘流转变温度。粘流转变温度。高分子材料的特点高分子材料的特点 分子量很大（104107）分子量和分子尺寸的多分散性 结构多层次性 大分子或聚合物，或高聚物高分子特点高分子材料的优势高分子材料的优势 1.资源 2.吸水性 3.疏水性 4.阻尼性能 5.生物性能 6.轻质高强 7.透明性 8.加工性 9.耐蚀、绝缘性高聚物的基本特性高聚物的基本特性（1 1）机械性能）机械性能 低强度 高弹性和低弹性模量 粘弹性 高耐摩性（2 2）物理、化学性能）物理、化学性能 高绝缘性 低耐热性 低导热性 高热膨胀性 高化学稳定性 老化高分子材料的腐蚀与防护高分子材料的腐蚀与防护高分子材料的腐蚀高分子材料的腐蚀高分子材料由于环境因素的物理作用、化学作用或生物作用，导致其物理化学性能和机械性能逐渐退化，以至最终丧失其使用功能的现象称为高分子材料的腐蚀，俗称老化老化高分子材料腐蚀的各种途径和破坏形式高分子材料腐蚀的各种途径和破坏形式高聚物高聚物介质渗入介质渗入渗透渗透溶出溶出透过透过迁移迁移化学反应、分解化学反应、分解溶剂化、溶胀溶剂化、溶胀银纹、龟裂银纹、龟裂（应力腐蚀）（应力腐蚀）应力应力温度突变温度突变外观变化外观变化机械、物理、介电性能下降机械、物理、介电性能下降温度温度时间时间（1）物理腐蚀）物理腐蚀高分子材料的物理腐蚀：在介质中的溶解高分子材料的物理腐蚀：在介质中的溶解两种形式：溶胀、溶解溶胀、溶解介质向材料内部渗透扩散；材料中的某些成分，如增塑剂、稳定剂等添加剂或低相对分子质量组分也会向介质迁移物理腐蚀的影响因素物理腐蚀的影响因素溶剂和高分子材料的化学结构越相似，溶溶剂和高分子材料的化学结构越相似，溶解的可能性越大解的可能性越大，如极性相近等非晶态材料结构松散，容易溶解晶态材料结构紧密，分子间作用力强，不容易溶解相对线性非晶态材料来说，分子质量增大，温度降低，溶解减缓（2）化学腐蚀）化学腐蚀化学腐蚀是指发生不可逆化学反应不可逆化学反应所导致的腐蚀，它往往是氧化、水解、取代和交联等反应的综合结果分为二类：酸、碱、盐类的水溶液腐蚀气体氧化水解反应水解反应高分子链中除碳外，还含有O、N、Si等原子，它们与C之间构成极性键，如醚键、酯键、酰胺键等，水能与这些键发生作用如：聚酯的水解反应：氧化反应氧化反应大气中的氧、臭氧、污染物（NO2、SO2等）在一定的环境条件下使高聚物发生化学反应而破坏降解降解高聚物的降解过程就是相对分子量下降相对分子量下降的过程降解的特征降解的特征形态的变化：最初材料表面粗糙，慢慢地变成了多孔结构腐蚀过程中齐聚物和单体的产生分为表面腐蚀（体积变小）、本体腐蚀（几何形状保持不变）降解的途径降解的途径分为光照、热、机械、化学降解分为光照、热、机械、化学降解热降解对非生物降解高分子材料起主要作用所有生物降解高分子材料都含有可水解的键光降解：实质是光氧化降解取决于分子链所吸收波长的能量和化学键的强度紫外光能量高，一般高于引起高分子链上化学键断裂所需要的能量生物降解与微生物腐蚀生物降解与微生物腐蚀引起降解的微生物主要包括真菌、霉菌和藻类；微生物不仅表现在其新陈代谢所产生的酸性产物的腐蚀，而且往往反映在其会使密封圈失效，绝缘件丧失绝缘性等光-生物降解高能辐射降解稳定性次序：稳定性次序：聚苯乙烯聚乙烯聚氯乙烯聚四氟乙烯降解的影响因素降解的影响因素化学键：酐和原酸酯键的水解反应速率最快，其次是酯和酰胺键pH值：通过催化作用影响反应速率共聚物成分水的吸收：由于水解作用是水和不稳定功能基团间的双分子反应，因此亲水性的高聚物降解速率大（3）环境应力开裂）环境应力开裂在应力与某些介质（如表面活性剂）共同作用下，不少高分子材料会出现银纹，进一步长成裂纹，直至发生脆性断裂，其断裂应力比在惰性环境中低的多，这种现象称为环境应力开裂银纹：银纹：介质渗入高分子材料内部会使材料表面增塑和屈服强度降低，在应力作用下，材料表面层产生塑性形变和大分子的定向排列，结果在材料表面形成有一定量物质和浓集空穴组成的纤维状结构，这称为银纹环境应力开裂的类型（按介质分）介质是表面活性物质、溶剂型物质、强氧化性介质影响因素影响因素高分子材料的性质相对分子量小、分布窄的材料因分子间解缠溶解而使开裂所需时间短；结晶度高容易产生应力集中，且在晶区和非晶区的过渡交界处容易受到介质作用，因此易于应力开裂环境介质的性质主要决定于材料与介质间的相对表面性质或溶度参数差值高分子材料腐蚀的防护措施高分子材料腐蚀的防护措施选择合适的高分子材料。如在有机溶剂环境中选择聚四氟乙烯加入抗老化剂。如在塑料和橡胶生成过程中加入稳定剂、抗老化剂合理的工艺操作。如在实际使用环境中避免接触有机溶剂、高温等修复。如管道或设备发生局部破坏，可以用玻璃钢修补二、硅酸盐材料的腐蚀与防护二、硅酸盐材料的腐蚀与防护混凝土的腐蚀与防护混凝土的腐蚀与防护玻璃与陶瓷材料的腐蚀与防护玻璃与陶瓷材料的腐蚀与防护混凝土的腐蚀与防护混凝土的腐蚀与防护混凝土的结构特点混凝土的结构特点混凝土是一种复杂的建筑材料，它是碎石或炉渣在水泥或其它胶结材料中的凝聚体水泥熟料由硅酸三钙（3CaOSiO2）、硅酸二钙（2CaOSiO2）、铝酸三钙（3CaOAl2O3）和铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3）等组成。这些熟料与水作用（水合作用）凝固后即成为水泥石。整体呈碱性混凝土是一种多微孔的非均质性的结构材料，腐蚀介质从孔隙的渗透是侵蚀的主要原因水泥混凝土的腐蚀危害水泥混凝土的腐蚀危害尤其在海洋环境、西部盐渍地区以及抛洒防冰尤其在海洋环境、西部盐渍地区以及抛洒防冰盐的北方地区，基础设施的腐蚀比较严重盐的北方地区，基础设施的腐蚀比较严重在其内部以及干燥环境中的混凝土构筑物的腐在其内部以及干燥环境中的混凝土构筑物的腐蚀缓慢，危害性没有引起人们足够的认识蚀缓慢，危害性没有引起人们足够的认识美国钢筋混凝土的修复费用每年2500亿美元，其中1550亿美元花费在桥梁上；英国基础设施修复费用费为155亿英镑；加拿大仅维护和修复一座遭受碱集料反应破坏的25m高的大坝，累计费用就高达15亿加元；我国建筑基础设施的腐蚀损失每年达1000亿元混凝土腐蚀的类型混凝土腐蚀的类型按形态分类溶出型腐蚀溶出型腐蚀分解型腐蚀分解型腐蚀膨胀型腐蚀（结晶型腐蚀）膨胀型腐蚀（结晶型腐蚀）细菌腐蚀细菌腐蚀碱集料反应碱集料反应（1）溶出型腐蚀）溶出型腐蚀来源于软水的作用水泥石中Ca(OH)2受到软水作用，产生物理性溶解并从水泥石中溶出，引起混凝土强度减小，酸度增大，孔隙增大，加剧溶解，造成恶性循环（2）分解型腐蚀）分解型腐蚀来源于pH7的溶液（包括酸性溶液和碳酸）、镁盐溶液炭化作用。炭化作用。CO2或含有CO2的软水与水泥中的Ca(OH)2等起反应，导致混凝土中碱度降低和混凝土本身的粉化形成可溶性的钙盐。形成可溶性的钙盐。在工业生产中，酸性溶液能与硬化水泥石中的钙离子形成可溶性的钙盐，造成腐蚀镁盐侵蚀。镁盐侵蚀。含有氯化镁、硫酸镁或碳酸氢镁等镁盐的地下水、海水及某些工业废水，所含有的Mg2与硬化水泥石中Ca2起交换作用，生成Mg(OH)2和可溶性钙盐、导致水泥石的分解（3）膨胀型腐蚀）膨胀型腐蚀来源于硫酸盐溶液、结晶型盐类溶液硫酸盐侵蚀。硫酸盐侵蚀。硫酸盐与混凝土中的氢氧化钙作用，生成硫酸钙，再进一步与水化铝酸钙作用，生成硫铝酸钙，体积膨胀两倍以上盐类结晶膨胀。盐类结晶膨胀。某些盐不与水泥石反应，但可以在水泥石孔隙中产生结晶。如无水Na2SO4在高温干燥时形成Na2SO410H2O结晶，体积是原来的4倍碱性介质如K2CO3和Na2CO3也是具有膨胀型的腐蚀介质（4）微生物腐蚀）微生物腐蚀来源于硫杆菌等有氧和水时，细菌将硫转变成硫酸。硫来源于矿物硫、油田中的硫化物或者污水（5）碱集性反应）碱集性反应来源于强碱（Na2O和K2O）与SiO2作用水泥石中的强碱与骨料中活性的SiO2作用，在骨料中形成一层致密的碱-硅酸盐凝胶（如Na2SiO32H2O），再遇水产生膨胀，使骨料遇水泥石之间的界面胀破，导致混凝土整体破坏。它是影响混凝土结构物耐久性寿命的重要因素，是当前材料学科研究的前沿之一钢筋混凝土结构的腐蚀机理钢筋混凝土结构的腐蚀机理它是混凝土和钢筋的复合体它是混凝土和钢筋的复合体它按腐蚀形态分为两种：由于混凝土的耐久性不足，其本身被腐蚀破坏，同时也由于钢筋的裸露、腐蚀而导致整个结构破坏混凝土本身未腐蚀，但由于外部介质的作用，导致混凝土本身化学性质的改变或引入能诱发钢筋腐蚀的离子如氯离子，使钢筋表面钝化作用丧失（水泥石的碱性使钢筋处于钝态），引起钢筋的锈蚀。锈蚀产物为铁的氢氧化物、氧化物，导致体积增大24倍游离的碳酸能使水泥石形成酸性分解型腐蚀，但腐蚀缓慢，比其它酸性溶液的腐蚀轻微的多混凝土腐蚀的影响因素混凝土腐蚀的影响因素混凝土的化学成分：混凝土的化学成分：造成碱集性反应。另外二氧化硅的结晶度越差，活性越大，则碱活性的膨胀率越大混凝土的孔隙率或密实度混凝土的孔隙率或密实度环境因素环境因素大气中的大气中的CO2：当CO2含量超过0.3时，产生炭化，并且使碱性降低，而混凝土中的钢筋保持钝态的最低碱度为pH11.5酸性气体：酸性气体：SO2、H2S、NOx等与碱作用湿度：湿度：湿度增加，气体对混凝土的腐蚀增强水：水：软水会导致溶出型腐蚀；硬水含有Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2能把水中的Ca(OH)2变成CaCO3沉淀下来，使水泥石密实混凝土的防护措施混凝土的防护措施实行全面的腐蚀控制实行全面的腐蚀控制出发点：出发点：最大限度地保证混凝土自身密实完好，最大限度地保证混凝土自身密实完好，保持高碱度防止有害离子入侵保持高碱度防止有害离子入侵 基本措施就是提高混凝土自身的防护能力，包基本措施就是提高混凝土自身的防护能力，包括选择良质水泥、增加水泥用量，降低水灰比，括选择良质水泥、增加水泥用量，降低水灰比，使用优良外加剂、掺和料、增加混凝土保护层使用优良外加剂、掺和料、增加混凝土保护层厚度，表面增设耐蚀层：如做玻璃钢或涂刷氯厚度，表面增设耐蚀层：如做玻璃钢或涂刷氯磺化聚乙烯涂料等。预埋穿墙套管，避免破坏磺化聚乙烯涂料等。预埋穿墙套管，避免破坏建筑物的整体性，不随意开口。严格控制设备、建筑物的整体性，不随意开口。严格控制设备、管道管道“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”现象现象采用防腐蚀材料采用防腐蚀材料选用耐蚀水泥选用耐蚀水泥加入钢筋阻锈剂加入钢筋阻锈剂非金属防腐涂料：聚苯乙烯、环氧煤焦非金属防腐涂料：聚苯乙烯、环氧煤焦油等油等塑料、花岗石、耐酸瓷板（砖）、玻璃塑料、花岗石、耐酸瓷板（砖）、玻璃钢钢采用聚合物水泥混凝土（树脂混凝土）采用聚合物水泥混凝土（树脂混凝土）阴极保护，保护钢筋阴极保护，保护钢筋玻璃与陶瓷材料的腐蚀与防护玻璃与陶瓷材料的腐蚀与防护玻璃及其结构玻璃及其结构凡熔融体通过一定方式冷却，因粘度逐渐增大，而具有非晶结构特征和固体机械性质的物质，不论其化学组成及硬度范围如何，都可称之为玻璃玻璃态：非晶态玻璃态：非晶态结构：短程有序，长程无序结构：短程有序，长程无序玻璃体的特性玻璃体的特性各向同性介稳性能量高于晶体，热力学不稳定粘度大，动力学稳定凝固特性玻璃由熔融态变为固态的过程在一定范围内进行连续性在凝固过程中，玻璃的物理和化学性质是随温度连续变化的玻璃的组成玻璃的组成无机玻璃的主要成分是SiO2、碱和碱土金属氧化物以及Al、Zn、Pb、P等氧化物即：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2等玻璃的制法：原料主要是纯碱、石灰石和石英 复杂的物理、化学变化，主要反应复杂的物理、化学变化，主要反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温玻璃熔炉玻璃熔炉种种类类特特性性用用途途普通玻璃普通玻璃在在较较高温度下易高温度下易软软化化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃石英玻璃膨膨胀胀系数小，耐酸碱，系数小，耐酸碱，强强度大，度大，滤滤光光化学化学仪仪器；高器；高压压水水银银灯、灯、紫外灯等的灯壳；光紫外灯等的灯壳；光导导纤维纤维、压电压电晶体等晶体等光学玻璃光学玻璃透光性能好，有折光和透光性能好，有折光和色散性色散性眼眼镜镜片；照相机、片；照相机、显显微微镜镜、望、望远镜远镜用凹凸透用凹凸透镜镜等光学等光学仪仪器器玻璃玻璃纤维纤维耐腐耐腐蚀蚀、不怕、不怕烧烧、不、不导导电电、不吸水、隔、不吸水、隔热热、吸、吸声、防虫蛀声、防虫蛀太空太空飞飞行行员员的衣服、的衣服、玻璃玻璃钢钢等等钢钢化玻璃化玻璃耐高温、耐腐耐高温、耐腐蚀蚀、强强度度大、大、质轻质轻、抗震裂、抗震裂运运动动器材；微波通器材；微波通讯讯器材器材;汽汽车车、火、火车车窗玻璃等窗玻璃等玻璃的分类玻璃的分类陶瓷及其结构陶瓷及其结构陶瓷的主要成分：硅酸盐硅酸盐原料：粘土（Al2O32SiO2H2O）、石英、长石等特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点陶瓷的结构陶瓷的结构陶陶瓷瓷一一般般由由晶晶相相（主主要要组组成成相相）、玻玻璃璃相相和和气气相相（孔孔洞洞）组组成成。其其显显微微结结构构是是由由原原料料、组组成成和和制制造工艺所决定的。造工艺所决定的。陶陶瓷瓷显显微微组组织织示示意图意图陶瓷主要种类：陶瓷主要种类：土器：砖瓦土器：砖瓦(自然冷却，自然冷却，Fe2O3含量较多含量较多)(淋水冷却，淋水冷却，Fe3O4、FeO较多较多)陶器：陶器：彩陶彩陶江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑瓷器：瓷器：碗盘碗盘茶具茶具收藏珍品收藏珍品炻器：炻器：水缸、砂锅水缸、砂锅瓷都景德镇瓷都景德镇注：注：彩釉彩釉搪瓷不属于陶瓷搪瓷不属于陶瓷红瓦红瓦青瓦青瓦氮化硅陶瓷（Si3N4）是灰白色固体，硬度为9，是最硬的材料之一。它的导热性好且膨胀系数小，可经受低温高温、骤冷骤热反复上千次的变化而不破坏，因此是十分理想的高温结构材料。步兵战车用绝热陶瓷发动机可使其不易被红外探测器发现并被红外制导武器所摧毁，提高了生存率玻璃与陶瓷材料腐蚀的机制玻璃与陶瓷材料腐蚀的机制玻璃与陶瓷的耐蚀性玻璃与陶瓷的耐蚀性它们通常仅在碱性溶液和特殊酸性环境中才有较高的腐蚀速率碱性：碱性：酸性：酸性：除氢氟酸、高温磷酸外，几乎耐其它所有无机酸的侵蚀当磷酸的温度高于300时，能溶解二氧化硅硅酸盐材料的耐酸性也与物相相关硅酸盐材料的耐酸性也与物相相关一般来说，材料中二氧化硅的质量分数越高，耐酸性越强，质量分数低于0.55的天然及人造硅酸盐材料基本上不耐酸含有大量含有大量CaO、MgO等碱性氧化物的硅酸盐材料等碱性氧化物的硅酸盐材料耐碱、不耐酸耐碱、不耐酸玻璃与陶瓷在水介质中的腐蚀机制玻璃与陶瓷在水介质中的腐蚀机制多相结晶体材料的分别溶解（包括离子交换）玻璃的腐蚀行为玻璃的腐蚀行为水解水解破坏的是SiOR（R为Na、Ca2等）而不是SiOSi。水解时，R形成水溶性盐进入溶液，而R为H置换，新形成的SiOH与原有的SiOSi形成胶状物，阻止腐蚀继续进行，整个过程受H向内扩散控制酸侵蚀酸侵蚀主要是氢氟酸与高温磷酸的腐蚀另外，某些光学玻璃中，降低了SiO2的含量，加入大量的Ba、Pb及其它重金属的氧化物，由于这些氧化物的溶解，使这类玻璃易为醋酸、硼酸等弱酸腐蚀碱侵蚀碱侵蚀OH破坏SiOSi，而形成SiOH及SiONa，因此腐蚀较水或酸性溶液为重，并不受扩散控制碱对玻璃的侵蚀主要受玻璃表面与界面反应所支配的反应过程影响，因此与阳离子在表面上的吸附力有关，吸附力强，影响大相同pH下，不同阳离子的碱侵蚀强度次序为：Ba2Sr2NH4RbNaLiN(CH3)4Ca2大气对玻璃的侵蚀和风化大气对玻璃的侵蚀和风化大气侵蚀的实质是水汽、二氧化碳、二氧化硫等作用的总和水汽比水溶液具有更大的侵蚀性。因为它与玻璃主要发生离子交换的释碱反应，其产物不断的沉积在原来部位，pH增大风化：玻璃和大气长期作用，在表面出现雾状的薄膜或点片状白斑、细线状模糊物、彩虹等过程风化过程分为溶解和水解浸析两种形式大气中酸性气体、不通风的高温高湿环境，加速风化防止玻璃风化的方法防止玻璃风化的方法表面处理法气体处理法、盐类处理法、酸类处理法、胺类处理法、有机防雾剂处理法电化学处理法其它防风化法酒防霉粉法、夹纸法选择性腐蚀选择性腐蚀当玻璃经过热处理，存在双相组织孤立的硼酸盐相弥散在高SiO2基体中时，富B2O3的硼酸盐易在酸中发生选择性腐蚀，形成疏松的玻璃，孔洞直径在36nm之间，在通过弱碱性处理，溶去孔洞内部的高SiO2残存区，可扩大孔洞直径简单的钠玻璃可通过热处理腐蚀工艺，可以获得具有分子筛功能、孔洞为0.7nm的疏松玻璃应力腐蚀应力腐蚀在介质和静态拉应力下，玻璃会产生应力腐蚀介质：水、甲醇、甲酰胺等影响玻璃腐蚀的因素影响玻璃腐蚀的因素化学组成化学组成硅酸盐玻璃的耐水性和耐酸性主要决定于硅氧和碱金属氧化物的含量硅氧含量越高，硅氧四面体连接的程度越高，耐酸性越好；碱金属氧化物中以氧化钾影响最大，氧化钠其次，氧化锂再次之抗水性一般随金属的阳离子半径增加而下降；当玻璃中含有多中碱金属氧化物时，抗水性比单以碱金属好各种氧化物中，以氧化锆的耐碱性最好，氧化铝、氧化锌、氧化钙等均对耐水性和耐酸性均有利，而氧化钡对耐水、耐酸、耐碱均不利热处理热处理玻璃再退火中与炉气接触，化学稳定性提高。原因是炉气中的酸性气体（SO2）可以中和表面碱性氧化物，形成硫酸钠的“白霜”，它易除去，从而降低表面碱性氧化物的含量，提高化学稳定性。退火玻璃较淬火玻璃的密度大，网络结构紧密，化学稳定性好，但硼硅酸盐玻璃例外表面状态表面状态可通过表面处理提高玻璃的化学稳定性，方法有：用水和酸处理，使表面生成一定厚度的高硅氧膜，去掉对侵蚀介质由亲和力的成分（如氧化钠、氧化钾等）。涂膜处理：涂覆有机硅或有机硅烷类等憎水物质，减少水化作用温度与压力温度与压力升温增加玻璃的腐蚀速率当压力提高到（29.498）105Pa时，玻璃将在短时间内剧烈地被破坏，同时有大量氧化硅转入溶液中。例如：高压水位计玻璃陶瓷材料的腐蚀行为陶瓷材料的腐蚀行为（1）陶瓷材料的玻璃相的腐蚀与玻璃类似，主相（晶体相）有其自身的特点（2）无机非金属晶体材料的腐蚀）无机非金属晶体材料的腐蚀水介质中的腐蚀水介质中的腐蚀晶体相的能量状态较玻璃相低，化学稳定性耐腐蚀性通常也较玻璃相好主要分为水解、离子交换、溶解氧化铝陶瓷主要为刚玉晶相，耐一般酸碱，但在高温硝酸、高温碱性液中被腐蚀气体腐蚀气体腐蚀蒸气侵蚀多晶体陶瓷会造成比液体更为严重的腐蚀气体中最普遍的腐蚀是氧化，水蒸气可以加快陶瓷材料的氧化进程其它液体的腐蚀其它液体的腐蚀熔融玻璃、熔融盐、熔融金属等均可造成晶体陶瓷材料的腐蚀溶解（3）孔隙度的影响）孔隙度的影响孔隙会降低材料的耐蚀性（4）玻璃陶瓷在水介质中的腐蚀行为）玻璃陶瓷在水介质中的腐蚀行为玻璃陶瓷又称微晶玻璃，是一种通过控制玻璃结晶化而制成的多晶固体，有独特的物理、化学性能，优良的使用性能，广泛地应用在高科技，尤其是武器装备方面主要是局部腐蚀，破坏形式是溶解（包括离子交换）木材的腐蚀与防护木材的腐蚀与防护木材的特点木材的特点优点：优点：单位体积小，强度高，导热性小，加工容易，热膨胀系数小缺点：缺点：各项异性，容易变形，吸湿性高可燃，容易腐朽腐蚀类型腐蚀类型水的腐蚀水的腐蚀密度大，水的渗透力小；升温增压某些成分易溶出酸的腐蚀酸的腐蚀稳定：稳定：低温的有机酸、氢氟酸、磷酸、低浓度的盐酸不稳定：不稳定：硫酸、硝酸、二氧化硫和亚硫酸碱的腐蚀碱的腐蚀苛性碱、氨水产生腐蚀盐的腐蚀盐的腐蚀碳酸盐的腐蚀小某些具有结晶膨胀性的盐类（如硫酸钠）的腐蚀严重容易水解的铁、铝、铬、锌的盐类水解后生成游离酸，造成木材松弛气体的腐蚀气体的腐蚀氯、溴、氧化氮等气体破坏木材；干燥常温下空气对木材无腐蚀石油产品和溶剂的腐蚀石油产品和溶剂的腐蚀原油和石油产品不腐蚀木材；氯化和硝化的烃类化合物也无腐蚀作用；乙醇无腐蚀，但能溶解木材内的树脂和其它杂质细菌腐蚀细菌腐蚀通常称为木材腐朽，是木材的大敌木材腐朽菌生长需要木材的含水量通常在25150之间木材的腐蚀防护木材的腐蚀防护木材存储的物理防腐木材存储的物理防腐控制湿度：干存法、水淋法、水存法木材的化学防腐木材的化学防腐见效快，处理方便，但有污染，一般防止水淋树脂类和油类防腐剂：酚醛树脂、石蜡、沥青、松香、硫磺有机溶剂：五氯苯酚等，价格便宜，但致癌盐类防腐剂：是水溶性的，有氯化锌、氟化钠、硫酸铜等毒物：是油溶性的，能产生有毒气体，如溴甲烷、磷化铝等复合材料的腐蚀与防护复合材料的腐蚀与防护复合材料复合材料由两种或两种以上的物质，用适当的方法复合而成的一种新型材料连续相：连续相：称为基体分散相：分散相：增强材料，如纤维、颗粒状填料纤维增强高分子复合材料纤维增强高分子复合材料纤维增强高分子复合材料纤维增强高分子复合材料复合材料的分类复合材料的分类1按照基体来分按照基体来分非非金金属属基基复复合合材材料料：如如树树脂脂基基复复合合材材料料、橡橡胶胶基基复复合合材料、陶瓷基复合材料等材料、陶瓷基复合材料等金金属属基基复复合合材材料料：铝铝基基复复合合材材料料、钛钛基基复复合合材材料料和和铜铜基复合材料等。基复合材料等。2按照增强相的形态来分类按照增强相的形态来分类纤维增强复合材料纤维增强复合材料颗粒增强复合材料颗粒增强复合材料叠层复合材料叠层复合材料SiC颗粒颗粒Al2O3片片Al2O3纤维纤维增增强强相相三三种种类类型型1.复合材料的性能复合材料的性能2.1比强度和比模量高比强度和比模量高2抗疲劳和破断安全性能好抗疲劳和破断安全性能好复合材料的疲劳强度较高复合材料的疲劳强度较高;破坏安全性能好破坏安全性能好3高温性能优良高温性能优良提高基体材料的使用温度和高温强度和模量提高基体材料的使用温度和高温强度和模量4减振性能好减振性能好避免构件在工作状态下产生共振；另外复合材料的避免构件在工作状态下产生共振；另外复合材料的吸振性能好吸振性能好比比强强度度比比较较碳碳纤纤维维 树树脂脂硼硼纤纤维维 树树脂脂玻玻璃璃纤纤维维 树树脂脂钛钛钢钢铝铝复合材料中的增强材料复合材料中的增强材料1增强纤维：增强纤维：（1）璃纤维）璃纤维：（2）碳纤维：）碳纤维：（3）硼纤维）硼纤维（4）芳纶纤维（）芳纶纤维（Kevler纤维）纤维）（5）碳化硅纤维：（陶瓷纤维）碳化硅纤维：（陶瓷纤维）2增强颗粒：增强颗粒：Al2O3、SiC、Si3N4、TiC、B4C和石墨等和石墨等常用的复合材料常用的复合材料1聚合物基复合材料聚合物基复合材料（1）玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）：性性能能特特点点（综综合合）：高高强强度度、高高的的冲冲击击韧韧性性、良良好好的的低低温温性性能能；低低的的热热膨膨胀胀系系数数、绝绝缘缘、绝绝热热性性、耐耐腐腐蚀，防磁，微波穿透性好，吸水性低。蚀，防磁，微波穿透性好，吸水性低。应用：用于制造要求自重轻的受力构件、要求无应用：用于制造要求自重轻的受力构件、要求无磁性、绝缘性、耐腐蚀性的零件，如航天和航空磁性、绝缘性、耐腐蚀性的零件，如航天和航空工业中的工业中的雷达罩雷达罩、直升飞机的机身，制造、直升飞机的机身，制造轻型船、轻型船、舰和赛艇舰和赛艇等，制造等，制造冷却塔冷却塔，代替不锈钢制造一些，代替不锈钢制造一些容器和管道等。容器和管道等。2金属基复合材料金属基复合材料(1)纤维增强铝基复合材料纤维增强铝基复合材料(2)（硼纤维增强铝基符合材料）硼纤维增强铝基符合材料）(3)组成：硼纤维铝组成：硼纤维铝(4)性性能能特特点点：高高的的拉拉伸伸模模量量、高高横横向向模模量量、高高的的抗抗压压强强度度、剪切强度和疲劳强度以及比强度。剪切强度和疲劳强度以及比强度。(5)应用：飞机和航天器的应用：飞机和航天器的蒙皮、长梁蒙皮、长梁和和航空发动机叶片航空发动机叶片。（2）颗粒增强铝基复合材料）颗粒增强铝基复合材料特点：与纤维增强复合材料相比，颗粒增强金属基复合材料特点：与纤维增强复合材料相比，颗粒增强金属基复合材料的工艺简单，价格便宜，已在汽车等民用工业中应用。的工艺简单，价格便宜，已在汽车等民用工业中应用。SiCSiC颗粒增强铝基复合材料颗粒增强铝基复合材料：性能优异，用于制造卫星支架：性能优异，用于制造卫星支架等；民用上，已用于汽车的驱动轴、刹车盘、发动机的缸等；民用上，已用于汽车的驱动轴、刹车盘、发动机的缸套、活塞和连杆等套、活塞和连杆等非金属基复合材料的腐蚀非金属基复合材料的腐蚀（1）聚合物基复合材料的界面结合）聚合物基复合材料的界面结合界面浸润界面浸润化学键作用化学键作用物理吸附物理吸附扩散作用扩散作用（2）聚合物基复合材料的腐蚀途径）聚合物基复合材料的腐蚀途径腐蚀介质对树脂基体的影响腐蚀介质对树脂基体的影响物理侵蚀、化学反应对增强纤维的影响对增强纤维的影响作用途径有：气泡、微裂纹、沿界面的渗入对复合材料界面的影响对复合材料界面的影响介质聚集，溶胀产生拉应力从界面析出可溶性物质，产生渗透压化学反应（3）聚合物基复合材料的腐蚀机制）聚合物基复合材料的腐蚀机制水解水解氧化反应引起断键氧化反应引起断键应力开裂应力开裂聚合物的溶胀与溶解聚合物的溶胀与溶解溶出溶出渗透压引起的破坏渗透压引起的破坏纤维纤维/树脂脱粘树脂脱粘金属基复合材料的腐蚀金属基复合材料的腐蚀（1）金属基体与纤维增强物的界面结合）金属基体与纤维增强物的界面结合物理结合结合强度主要与纤维表面的粗糙度有关溶解与浸润结合相互溶解，在不同组元形成的溶解扩散区内形成原子间结合力反应结合结合强度较大（2）金属基复合材料的耐蚀性）金属基复合材料的耐蚀性它的耐蚀性一般比金属基体差它的耐蚀性一般比金属基体差原因如下：原因如下：合金元素在增强物合金元素在增强物/基体界面处偏析基体界面处偏析围绕增强物产生残余应力围绕增强物产生残余应力在增强物周围基体中位错密度高在增强物周围基体中位错密度高增强物增强物/基体界面处产生空洞基体界面处产生空洞由于制备过程中基体金属与增强材料发生反应而由于制备过程中基体金属与增强材料发生反应而导致活性界面层导致活性界面层界面层的电偶效应界面层的电偶效应金属基复合材料的腐蚀金属基复合材料的腐蚀铝基复合材料铝基复合材料应用广应用广碳/铝复合材料易发生电偶腐蚀，这是由于碳纤维具有导电性，其在电解质中的电位也较高碳化硅/铝复合材料的耐蚀性与基体相比，降低不多铜基复合材料铜基复合材料在海水中的耐蚀性与相应的基体差不多，腐蚀产物膜的成分是Cu2(OH)3ClAl基复合材料的防护技术基复合材料的防护技术热处理热处理退火消除残余应力等施加保护涂层施加保护涂层化学保护膜（铬酸转化膜）、硫酸阳极保护膜、有机涂层、激光表面处理（熔覆一层合金）、热喷涂、包铝、缓蚀剂改善改善Al基复合材料的设计基复合材料的设计在增强相表面上施加涂层，除了可以改善界面间的润湿性、减少界面反应，释放热应力外，还可以减少电偶腐蚀此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢