腐蝕與防護 非金屬材料的腐蝕與防護

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1、會計學(xué)1腐蝕與防護腐蝕與防護非金屬材料的腐蝕與防護非金屬材料的腐蝕與防護材料的分類材料的分類材料無機非金屬材料金屬材料有機材料：高分子材料硅酸鹽材料：水泥、玻璃、陶瓷等塑料、橡膠、纖維涂料、粘合劑等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導(dǎo)纖維等第1頁/共91頁一、高分子材料一、高分子材料n n高分子材料的基本知識高分子材料的基本知識高分子材料的基本知識高分子材料的基本知識n n高分子材料的腐蝕與防高分子材料的腐蝕與防高分子材料的腐蝕與防高分子材料的腐蝕與防護護護護第2頁/共91頁基本概念基本概念基本概念基本概念n n有機高分子化合物是由有機低分子化合物在有機高分子化合物是由有機低分子化合物在一定條件下聚合而成的，具

2、有重復(fù)排列鏈狀一定條件下聚合而成的，具有重復(fù)排列鏈狀結(jié)構(gòu)的高聚物。結(jié)構(gòu)的高聚物。n n如聚乙烯塑料就是由乙烯聚合而成的高分子如聚乙烯塑料就是由乙烯聚合而成的高分子材料。材料。n n低分子化合物（如乙烯低分子化合物（如乙烯CHCH2 2=CH=CH2 2）稱為單）稱為單體體高分子材料的基本知識第3頁/共91頁n n大分子鏈重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)單元（如大分子鏈重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)單元（如）稱為鏈節(jié)，鏈節(jié)重復(fù)排列的個數(shù)）稱為鏈節(jié)，鏈節(jié)重復(fù)排列的個數(shù) nn稱為稱為聚合度聚合度聚合度聚合度。n n聚合度越大，高聚物的大分子鏈越長，其分子量聚合度越大，高聚物的大分子鏈越長，其分子量也就愈大。也就愈大。n n高聚物與具

3、有明確分子量的低分子化合物不同，高聚物與具有明確分子量的低分子化合物不同，同一高聚物因其聚合度不同，大分子鏈的長短各同一高聚物因其聚合度不同，大分子鏈的長短各異，其分子量也就各不相同。通常所說高聚物的異，其分子量也就各不相同。通常所說高聚物的分子量是指其分子量的統(tǒng)計平均值。分子量是指其分子量的統(tǒng)計平均值。如：聚氯乙烯如：聚氯乙烯的分子量為的分子量為2000020000160000160000。第4頁/共91頁聚乙烯聚乙烯(PE)圖例圖例 第5頁/共91頁聚丙烯聚丙烯(PP)圖例圖例第6頁/共91頁酚醛塑料酚醛塑料(PE)圖例圖例第7頁/共91頁酚醛塑料酚醛塑料(PE)圖例圖例第8頁/共91頁環(huán)

4、氧塑料環(huán)氧塑料(EP)圖例圖例第9頁/共91頁環(huán)氧塑料環(huán)氧塑料(EP)圖例圖例第10頁/共91頁結(jié)合鍵結(jié)合鍵結(jié)合鍵結(jié)合鍵n n作為高聚物單體的低分子化合物必然具備不飽和的鍵，作為高聚物單體的低分子化合物必然具備不飽和的鍵，如各種烯烴類化合物、環(huán)狀化合物和含有特殊官能團如各種烯烴類化合物、環(huán)狀化合物和含有特殊官能團的化合物，在聚合反應(yīng)中能形成兩個以上的新鍵，把的化合物，在聚合反應(yīng)中能形成兩個以上的新鍵，把單體低分子變成鏈節(jié)連接成大分子鏈。否則不能聚合單體低分子變成鏈節(jié)連接成大分子鏈。否則不能聚合成大分子鏈，也就不能形成高聚物。成大分子鏈，也就不能形成高聚物。n n在高分子鏈中原子以在高分子鏈中原

5、子以共價鍵共價鍵共價鍵共價鍵結(jié)合，這種結(jié)合力稱為主結(jié)合，這種結(jié)合力稱為主價力高分子鏈內(nèi)組成元素不同，原子間共價鍵的結(jié)合價力高分子鏈內(nèi)組成元素不同，原子間共價鍵的結(jié)合力不同，聚合物的性能因而不同。力不同，聚合物的性能因而不同。n n在高聚物大分子之間一般是分子來鏈連接的，（靠分在高聚物大分子之間一般是分子來鏈連接的，（靠分子間力連接的）這一結(jié)合力子間力連接的）這一結(jié)合力范德華力范德華力范德華力范德華力，稱為次價力。，稱為次價力。高分子化合物的組成與結(jié)構(gòu)第11頁/共91頁 大分子鏈的結(jié)構(gòu)形態(tài)：線型：長徑比1000:1，具有良好的彈性和塑性，可溶解或溶脹，加熱可融化或軟化；易于加工成形，可重復(fù)使用。

6、熱塑性塑料PE、PVC等體型：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不溶不熔，具有良好的耐熱性和強度，但脆性大，彈性塑性低，不能重復(fù)使用。熱固性樹脂酚醛樹脂等第12頁/共91頁第13頁/共91頁高分子的聚集態(tài)及性能高分子的聚集態(tài)及性能高分子的聚集態(tài)及性能高分子的聚集態(tài)及性能(晶態(tài)、非晶態(tài)晶態(tài)、非晶態(tài)晶態(tài)、非晶態(tài)晶態(tài)、非晶態(tài) )1.晶態(tài)結(jié)構(gòu)線型聚合物固化時可以結(jié)晶，但由于分子鏈運動較困難，不可能完全結(jié)晶。所以晶態(tài)聚合物實際為晶區(qū)（分子有規(guī)律排列）和非晶區(qū)（分子無規(guī)律排列）兩相結(jié)構(gòu)，一般結(jié)晶度（晶區(qū)所占有的重量百分比）只有50%85%，特殊情況可達到98%。在結(jié)晶聚合物中，晶區(qū)與非晶區(qū)相互穿插，緊密相連，一個大分子鏈可以同時

7、穿過許多晶區(qū)和非晶區(qū)。結(jié)晶度：晶區(qū)所占的面積。結(jié)晶度越大材料的強度、硬度、剛性高，但彈性、伸長率低。第14頁/共91頁高分子的聚集態(tài)及性能高分子的聚集態(tài)及性能高分子的聚集態(tài)及性能高分子的聚集態(tài)及性能(晶態(tài)、非晶態(tài)晶態(tài)、非晶態(tài)晶態(tài)、非晶態(tài)晶態(tài)、非晶態(tài) )2.非晶態(tài)結(jié)構(gòu)聚合物凝固時，分子不能規(guī)則排列，呈長程無序、近程有序狀態(tài)。非晶態(tài)聚合物分子鏈的活動能力大，彈性和塑性較好。由于其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)態(tài)是均相的，因而材料各個方向的性能是相同的。第15頁/共91頁晶區(qū)非晶區(qū)第16頁/共91頁高聚物的三態(tài)高聚物的三態(tài)高聚物的三態(tài)高聚物的三態(tài)1.線型無定型高聚物玻璃態(tài)：塑料高彈態(tài)：橡膠粘流態(tài)：粘結(jié)劑第17頁/共91

8、頁高聚物的三態(tài)高聚物的三態(tài)高聚物的三態(tài)高聚物的三態(tài)2.線型結(jié)晶型高聚物只有Tm轉(zhuǎn)變溫度，Tm既是熔點，又是粘流轉(zhuǎn)變溫度。第18頁/共91頁 高分子材料的特點 分子量很大（104107）分子量和分子尺寸的多分散性 結(jié)構(gòu)多層次性 大分子或聚合物，或高聚物高分子特點第19頁/共91頁高分子材料的優(yōu)勢1.資源 2.吸水性 3.疏水性 4.阻尼性能 5.生物性能 6.輕質(zhì)高強 7.透明性 8.加工性 9.耐蝕、絕緣性第20頁/共91頁高聚物的基本特性高聚物的基本特性（1 1 1 1）機械性能）機械性能）機械性能）機械性能 低強度低強度 高彈性和低彈性模量高彈性和低彈性模量 粘彈性粘彈性 高耐摩性高耐摩性

9、（2 2 2 2）物理、化學(xué)性能）物理、化學(xué)性能）物理、化學(xué)性能）物理、化學(xué)性能 高絕緣性高絕緣性 低耐熱性低耐熱性 低導(dǎo)熱性低導(dǎo)熱性 高熱膨脹性高熱膨脹性 高化學(xué)穩(wěn)定性高化學(xué)穩(wěn)定性 老化老化 第21頁/共91頁高分子材料的腐蝕與防護高分子材料的腐蝕與防護高分子材料的腐蝕高分子材料的腐蝕高分子材料由于環(huán)境因素的物理作用、化學(xué)作用或生物作用，導(dǎo)致其物理化學(xué)性能和機械性能逐漸退化，以至最終喪失其使用功能的現(xiàn)象稱為高分子材料的腐蝕，俗稱老化老化第22頁/共91頁高分子材料腐蝕的各種途徑和破壞形式高分子材料腐蝕的各種途徑和破壞形式高分子材料腐蝕的各種途徑和破壞形式高分子材料腐蝕的各種途徑和破壞形式高聚

10、高聚物物介質(zhì)滲入滲透溶出透過遷移化學(xué)反應(yīng)、分解溶劑化、溶脹銀紋、龜裂（應(yīng)力腐蝕）應(yīng)力溫度突變外觀變化機械、物理、介電性能下降溫度時間第23頁/共91頁（1）物理腐蝕）物理腐蝕n n高分子材料的物理腐蝕：在介質(zhì)中的溶解高分子材料的物理腐蝕：在介質(zhì)中的溶解n n兩種形式：溶脹、溶解溶脹、溶解n n介質(zhì)向材料內(nèi)部滲透擴散；材料中的某些成分，如增塑劑、穩(wěn)定劑等添加劑或低相對分子質(zhì)量組分也會向介質(zhì)遷移第24頁/共91頁物理腐蝕的影響因素物理腐蝕的影響因素n n溶劑和高分子材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)越相似，溶溶劑和高分子材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)越相似，溶解的可能性越大解的可能性越大，如極性相近等n n非晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)松散，容易溶

11、解n n晶態(tài)材料結(jié)構(gòu)緊密，分子間作用力強，不容易溶解n n相對線性非晶態(tài)材料來說，分子質(zhì)量增大，溫度降低，溶解減緩第25頁/共91頁（2）化學(xué)腐蝕）化學(xué)腐蝕n n化學(xué)腐蝕是指發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)不可逆化學(xué)反應(yīng)所導(dǎo)致的腐蝕，它往往是氧化、水解、取代和交聯(lián)等反應(yīng)的綜合結(jié)果n n分為二類：酸、堿、鹽類的水溶液腐蝕氣體氧化第26頁/共91頁n n水解反應(yīng)水解反應(yīng)高分子鏈中除碳外，還含有高分子鏈中除碳外，還含有OO、N N、SiSi等原子，等原子，它們與它們與C C之間構(gòu)成極性鍵，如醚鍵、酯鍵、酰胺之間構(gòu)成極性鍵，如醚鍵、酯鍵、酰胺鍵等，水能與這些鍵發(fā)生作用鍵等，水能與這些鍵發(fā)生作用如：聚酯的水解反應(yīng)：如

12、：聚酯的水解反應(yīng)：第27頁/共91頁n n氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)大氣中的氧、臭氧、污染物（NO2、SO2等）在一定的環(huán)境條件下使高聚物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而破壞第28頁/共91頁 降解降解降解降解 高聚物的降解過程就是相對分相對分子量下降子量下降的過程降解的特征降解的特征形態(tài)的變化：最初材料表面粗糙，慢慢地變成了多孔結(jié)構(gòu)腐蝕過程中齊聚物和單體的產(chǎn)生分為表面腐蝕（體積變小）、本體腐蝕（幾何形狀保持不變）第29頁/共91頁降解的途徑降解的途徑降解的途徑降解的途徑分為光照、熱、機械、化學(xué)降解分為光照、熱、機械、化學(xué)降解分為光照、熱、機械、化學(xué)降解分為光照、熱、機械、化學(xué)降解熱降解對非生物降解高分子

13、材料起主要作用熱降解對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鍵所有生物降解高分子材料都含有可水解的鍵光降解：實質(zhì)是光氧化降解光降解：實質(zhì)是光氧化降解取決于分子鏈所吸收波長的能量和化學(xué)鍵的強取決于分子鏈所吸收波長的能量和化學(xué)鍵的強度度紫外光能量高，一般高于引起高分子鏈上化學(xué)紫外光能量高，一般高于引起高分子鏈上化學(xué)鍵斷裂所需要的能量鍵斷裂所需要的能量第30頁/共91頁生物降解與微生物腐蝕生物降解與微生物腐蝕生物降解與微生物腐蝕生物降解與微生物腐蝕引起降解的微生物主要包括真菌、霉菌和藻類；引起降解的微生物主要包括真菌、霉菌和藻類；微生物不僅表現(xiàn)在其新陳代謝所產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物

14、微生物不僅表現(xiàn)在其新陳代謝所產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物的腐蝕，而且往往反映在其會使密封圈失效，絕的腐蝕，而且往往反映在其會使密封圈失效，絕緣件喪失絕緣性等緣件喪失絕緣性等光光-生物降解生物降解高能輻射降解高能輻射降解穩(wěn)定性次序：穩(wěn)定性次序：穩(wěn)定性次序：穩(wěn)定性次序：聚苯乙烯聚苯乙烯 聚乙烯聚乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯聚聚四氟乙烯四氟乙烯第31頁/共91頁降解的影響因素降解的影響因素化學(xué)鍵：酐和原酸酯鍵的水解反應(yīng)速率最快，其次是酯和酰胺鍵pH值：通過催化作用影響反應(yīng)速率共聚物成分水的吸收：由于水解作用是水和不穩(wěn)定功能基團間的雙分子反應(yīng)，因此親水性的高聚物降解速率大第32頁/共91頁（3）環(huán)境應(yīng)力開裂）環(huán)境應(yīng)力開裂

15、n n在應(yīng)力與某些介質(zhì)（如表面活性劑）共同作用下，不少高分子材在應(yīng)力與某些介質(zhì)（如表面活性劑）共同作用下，不少高分子材料會出現(xiàn)銀紋，進一步長成裂紋，直至發(fā)生脆性斷裂，其斷裂應(yīng)料會出現(xiàn)銀紋，進一步長成裂紋，直至發(fā)生脆性斷裂，其斷裂應(yīng)力比在惰性環(huán)境中低的多，這種現(xiàn)象稱為環(huán)境應(yīng)力開裂力比在惰性環(huán)境中低的多，這種現(xiàn)象稱為環(huán)境應(yīng)力開裂n n銀紋：銀紋：銀紋：銀紋：介質(zhì)滲入高分子材料內(nèi)部會使材料表面增塑和屈服強度降介質(zhì)滲入高分子材料內(nèi)部會使材料表面增塑和屈服強度降低，在應(yīng)力作用下，材料表面層產(chǎn)生塑性形變和大分子的定向排低，在應(yīng)力作用下，材料表面層產(chǎn)生塑性形變和大分子的定向排列，結(jié)果在材料表面形成有一定量物

16、質(zhì)和濃集空穴組成的纖維狀列，結(jié)果在材料表面形成有一定量物質(zhì)和濃集空穴組成的纖維狀結(jié)構(gòu)，這稱為銀紋結(jié)構(gòu)，這稱為銀紋第33頁/共91頁n n環(huán)境應(yīng)力開裂的類型（按介質(zhì)分）環(huán)境應(yīng)力開裂的類型（按介質(zhì)分）介質(zhì)是表面活性物質(zhì)、溶劑型物質(zhì)、強氧化性介質(zhì)是表面活性物質(zhì)、溶劑型物質(zhì)、強氧化性介質(zhì)介質(zhì)n n影響因素影響因素影響因素影響因素高分子材料的性質(zhì)高分子材料的性質(zhì)相對分子量小、分布窄的材料因分子間解相對分子量小、分布窄的材料因分子間解纏溶解而使開裂所需時間短；結(jié)晶度高容易產(chǎn)生纏溶解而使開裂所需時間短；結(jié)晶度高容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且在晶區(qū)和非晶區(qū)的過渡交界處容易應(yīng)力集中，且在晶區(qū)和非晶區(qū)的過渡交界處容易受到介

17、質(zhì)作用，因此易于應(yīng)力開裂受到介質(zhì)作用，因此易于應(yīng)力開裂環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)主要決定于材料與介質(zhì)間的相對表面性質(zhì)主要決定于材料與介質(zhì)間的相對表面性質(zhì)或溶度參數(shù)差值或溶度參數(shù)差值第34頁/共91頁高分子材料腐蝕的防護措施高分子材料腐蝕的防護措施高分子材料腐蝕的防護措施高分子材料腐蝕的防護措施n n選擇合適的高分子材料。如在有機溶劑環(huán)境中選擇聚四氟乙烯n n加入抗老化劑。如在塑料和橡膠生成過程中加入穩(wěn)定劑、抗老化劑n n合理的工藝操作。如在實際使用環(huán)境中避免接觸有機溶劑、高溫等n n修復(fù)。如管道或設(shè)備發(fā)生局部破壞，可以用玻璃鋼修補第35頁/共91頁二、硅酸鹽材料的腐蝕與防護二、硅酸鹽材料的腐

18、蝕與防護n n混凝土的腐蝕與防護混凝土的腐蝕與防護混凝土的腐蝕與防護混凝土的腐蝕與防護n n玻璃與陶瓷材料的腐蝕與防玻璃與陶瓷材料的腐蝕與防玻璃與陶瓷材料的腐蝕與防玻璃與陶瓷材料的腐蝕與防護護護護第36頁/共91頁混凝土的腐蝕與防護混凝土的腐蝕與防護混凝土的結(jié)構(gòu)特點混凝土的結(jié)構(gòu)特點混凝土是一種復(fù)雜的建筑材料，它是碎石混凝土是一種復(fù)雜的建筑材料，它是碎石或爐渣在水泥或其它膠結(jié)材料中的凝聚體或爐渣在水泥或其它膠結(jié)材料中的凝聚體水泥熟料由硅酸三鈣（水泥熟料由硅酸三鈣（3CaO3CaOSiOSiO2 2）、硅、硅酸二鈣（酸二鈣（2CaO2CaOSiOSiO2 2）、鋁酸三鈣、鋁酸三鈣（3CaOAl3C

19、aOAl2 2OO3 3）和鐵鋁酸四鈣）和鐵鋁酸四鈣（4CaOAl4CaOAl2 2OO3 3 FeFe2 2OO3 3）等組成。這些熟料與水作）等組成。這些熟料與水作用（水合作用）凝固后即成為水泥石。整體呈堿用（水合作用）凝固后即成為水泥石。整體呈堿性性混凝土是一種多微孔的非均質(zhì)性的結(jié)構(gòu)材混凝土是一種多微孔的非均質(zhì)性的結(jié)構(gòu)材料，腐蝕介質(zhì)從孔隙的滲透是侵蝕的主要原因料，腐蝕介質(zhì)從孔隙的滲透是侵蝕的主要原因第37頁/共91頁水泥混凝土的腐蝕危害水泥混凝土的腐蝕危害尤其在海洋環(huán)境、西部鹽漬地區(qū)以及拋灑尤其在海洋環(huán)境、西部鹽漬地區(qū)以及拋灑尤其在海洋環(huán)境、西部鹽漬地區(qū)以及拋灑尤其在海洋環(huán)境、西部鹽漬地

20、區(qū)以及拋灑防冰鹽的北方地區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕比較嚴(yán)重防冰鹽的北方地區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕比較嚴(yán)重防冰鹽的北方地區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕比較嚴(yán)重防冰鹽的北方地區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕比較嚴(yán)重在其內(nèi)部以及干燥環(huán)境中的混凝土構(gòu)筑在其內(nèi)部以及干燥環(huán)境中的混凝土構(gòu)筑在其內(nèi)部以及干燥環(huán)境中的混凝土構(gòu)筑在其內(nèi)部以及干燥環(huán)境中的混凝土構(gòu)筑物的腐蝕緩慢，危害性沒有引起人們足夠的認(rèn)識物的腐蝕緩慢，危害性沒有引起人們足夠的認(rèn)識物的腐蝕緩慢，危害性沒有引起人們足夠的認(rèn)識物的腐蝕緩慢，危害性沒有引起人們足夠的認(rèn)識美國鋼筋混凝土的修復(fù)費用每年美國鋼筋混凝土的修復(fù)費用每年25002500億億美元，其中美元，其中15501550億美元花費在橋

21、梁上；英國基礎(chǔ)億美元花費在橋梁上；英國基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)費用費為設(shè)施修復(fù)費用費為155155億英鎊；加拿大僅維護和億英鎊；加拿大僅維護和修復(fù)一座遭受堿集料反應(yīng)破壞的修復(fù)一座遭受堿集料反應(yīng)破壞的25m25m高的大壩，高的大壩，累計費用就高達累計費用就高達1515億加元；我國建筑基礎(chǔ)設(shè)施的億加元；我國建筑基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕損失每年達腐蝕損失每年達10001000億元億元第38頁/共91頁混凝土腐蝕的類型混凝土腐蝕的類型混凝土腐蝕的類型混凝土腐蝕的類型按形態(tài)分類n n溶出型腐蝕溶出型腐蝕n n分解型腐蝕分解型腐蝕n n膨脹型腐蝕（結(jié)晶型腐膨脹型腐蝕（結(jié)晶型腐蝕）蝕）n n細(xì)菌腐蝕細(xì)菌腐蝕n n堿集料反應(yīng)堿集料

22、反應(yīng)第39頁/共91頁（1 1）溶出型腐蝕）溶出型腐蝕）溶出型腐蝕）溶出型腐蝕n n來源于軟水的作用n n水泥石中Ca(OH)2受到軟水作用，產(chǎn)生物理性溶解并從水泥石中溶出，引起混凝土強度減小，酸度增大，孔隙增大，加劇溶解，造成惡性循環(huán)第40頁/共91頁（2 2）分解型腐蝕）分解型腐蝕）分解型腐蝕）分解型腐蝕n n來源于來源于pH7pH7的溶液（包括酸性溶液和碳酸）、鎂鹽溶液的溶液（包括酸性溶液和碳酸）、鎂鹽溶液n n炭化作用。炭化作用。炭化作用。炭化作用。COCO2 2或含有或含有COCO2 2的軟水與水泥中的的軟水與水泥中的Ca(OH)Ca(OH)2 2等等起反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土中堿度降低和混

23、凝土本身的粉化起反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土中堿度降低和混凝土本身的粉化n n形成可溶性的鈣鹽。形成可溶性的鈣鹽。形成可溶性的鈣鹽。形成可溶性的鈣鹽。在工業(yè)生產(chǎn)中，酸性溶液能與硬化在工業(yè)生產(chǎn)中，酸性溶液能與硬化水泥石中的鈣離子形成可溶性的鈣鹽，造成腐蝕水泥石中的鈣離子形成可溶性的鈣鹽，造成腐蝕n n鎂鹽侵蝕。鎂鹽侵蝕。鎂鹽侵蝕。鎂鹽侵蝕。含有氯化鎂、硫酸鎂或碳酸氫鎂等鎂鹽的地含有氯化鎂、硫酸鎂或碳酸氫鎂等鎂鹽的地下水、海水及某些工業(yè)廢水，所含有的下水、海水及某些工業(yè)廢水，所含有的MgMg2 2與硬化水泥與硬化水泥石中石中CaCa2 2起交換作用，生成起交換作用，生成Mg(OH)Mg(OH)2 2和可溶性鈣

24、鹽、導(dǎo)和可溶性鈣鹽、導(dǎo)致水泥石的分解致水泥石的分解第41頁/共91頁（3 3）膨脹型腐蝕）膨脹型腐蝕）膨脹型腐蝕）膨脹型腐蝕n n來源于硫酸鹽溶液、結(jié)晶型鹽類溶液來源于硫酸鹽溶液、結(jié)晶型鹽類溶液n n硫酸鹽侵蝕。硫酸鹽侵蝕。硫酸鹽侵蝕。硫酸鹽侵蝕。硫酸鹽與混凝土中的氫氧化鈣作用，生硫酸鹽與混凝土中的氫氧化鈣作用，生成硫酸鈣，再進一步與水化鋁酸鈣作用，生成硫鋁酸成硫酸鈣，再進一步與水化鋁酸鈣作用，生成硫鋁酸鈣，體積膨脹兩倍以上鈣，體積膨脹兩倍以上n n鹽類結(jié)晶膨脹。鹽類結(jié)晶膨脹。鹽類結(jié)晶膨脹。鹽類結(jié)晶膨脹。某些鹽不與水泥石反應(yīng)，但可以在水某些鹽不與水泥石反應(yīng)，但可以在水泥石孔隙中產(chǎn)生結(jié)晶。如無水

25、泥石孔隙中產(chǎn)生結(jié)晶。如無水NaNa2 2SOSO4 4在高溫干燥時形在高溫干燥時形成成NaNa2 2SOSO4 410H10H2 2OO結(jié)晶，體積是原來的結(jié)晶，體積是原來的4 4倍倍堿性介質(zhì)如堿性介質(zhì)如K K2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3也是具有膨脹型也是具有膨脹型的腐蝕介質(zhì)的腐蝕介質(zhì)第42頁/共91頁（4 4）微生物腐蝕）微生物腐蝕）微生物腐蝕）微生物腐蝕n n來源于硫桿菌等n n有氧和水時，細(xì)菌將硫轉(zhuǎn)變成硫酸。硫來源于礦物硫、油田中的硫化物或者污水第43頁/共91頁（5 5）堿集性反應(yīng)）堿集性反應(yīng)）堿集性反應(yīng)）堿集性反應(yīng)n n來源于強堿（來源于強堿（NaNa2 2OO

26、和和K K2 2OO）與）與SiOSiO2 2作用作用n n水泥石中的強堿與骨料中活性的水泥石中的強堿與骨料中活性的SiOSiO2 2作用，在骨料中形成一層致作用，在骨料中形成一層致密的堿密的堿-硅酸鹽凝膠（如硅酸鹽凝膠（如NaNa2 2SiOSiO3 32H2H2 2OO），再遇水產(chǎn)生膨脹，使骨），再遇水產(chǎn)生膨脹，使骨料遇水泥石之間的界面脹破，導(dǎo)致混凝土整體破壞。它是影響混料遇水泥石之間的界面脹破，導(dǎo)致混凝土整體破壞。它是影響混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性壽命的重要因素，是當(dāng)前材料學(xué)科研究的前凝土結(jié)構(gòu)物耐久性壽命的重要因素，是當(dāng)前材料學(xué)科研究的前沿之一沿之一第44頁/共91頁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理鋼筋

27、混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理n n它是混凝土和鋼筋的復(fù)合體它是混凝土和鋼筋的復(fù)合體它是混凝土和鋼筋的復(fù)合體它是混凝土和鋼筋的復(fù)合體n n它按腐蝕形態(tài)分為兩種：它按腐蝕形態(tài)分為兩種：由于混凝土的耐久性不足，其本身被腐蝕破壞，由于混凝土的耐久性不足，其本身被腐蝕破壞，同時也由于鋼筋的裸露、腐蝕而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破同時也由于鋼筋的裸露、腐蝕而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞壞混凝土本身未腐蝕，但由于外部介質(zhì)的作用，混凝土本身未腐蝕，但由于外部介質(zhì)的作用，導(dǎo)致混凝土本身化學(xué)性質(zhì)的改變或引入能誘發(fā)鋼導(dǎo)致混凝土本身化學(xué)性質(zhì)的改變或引入能誘發(fā)鋼筋腐蝕的離子如氯離子，使鋼筋表面鈍化作用喪筋

28、腐蝕的離子如氯離子，使鋼筋表面鈍化作用喪失（水泥石的堿性使鋼筋處于鈍態(tài)），引起鋼筋失（水泥石的堿性使鋼筋處于鈍態(tài)），引起鋼筋的銹蝕。銹蝕產(chǎn)物為鐵的氫氧化物、氧化物，導(dǎo)的銹蝕。銹蝕產(chǎn)物為鐵的氫氧化物、氧化物，導(dǎo)致體積增大致體積增大2 24 4倍倍游離的碳酸能使水泥石形成酸性分解型腐蝕，但腐游離的碳酸能使水泥石形成酸性分解型腐蝕，但腐蝕緩慢，比其它酸性溶液的腐蝕輕微的多蝕緩慢，比其它酸性溶液的腐蝕輕微的多第45頁/共91頁混凝土腐蝕的影響因素混凝土腐蝕的影響因素n n混凝土的化學(xué)成分：混凝土的化學(xué)成分：混凝土的化學(xué)成分：混凝土的化學(xué)成分：造成堿集性反應(yīng)。另外二氧化硅的造成堿集性反應(yīng)。另外二氧化硅的

29、結(jié)晶度越差，活性越大，則堿活性的膨脹率越大結(jié)晶度越差，活性越大，則堿活性的膨脹率越大n n混凝土的孔隙率或密實度混凝土的孔隙率或密實度混凝土的孔隙率或密實度混凝土的孔隙率或密實度n n環(huán)境因素環(huán)境因素環(huán)境因素環(huán)境因素大氣中的大氣中的大氣中的大氣中的COCO2 2：當(dāng)當(dāng)COCO2 2含量超過含量超過0.30.3時，產(chǎn)生炭化，并時，產(chǎn)生炭化，并且使堿性降低，而混凝土中的鋼筋保持鈍態(tài)的最低堿度且使堿性降低，而混凝土中的鋼筋保持鈍態(tài)的最低堿度為為pHpH11.511.5 酸性氣體：酸性氣體：酸性氣體：酸性氣體：SOSO2 2、H H2 2S S、NONOx x等與堿作用等與堿作用濕度：濕度：濕度：濕度

30、：濕度增加，氣體對混凝土的腐蝕增強濕度增加，氣體對混凝土的腐蝕增強水：水：水：水：軟水會導(dǎo)致溶出型腐蝕；硬水含有軟水會導(dǎo)致溶出型腐蝕；硬水含有Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2或或Mg(HCOMg(HCO3 3)2 2能把水中的能把水中的Ca(OH)Ca(OH)2 2變成變成CaCOCaCO3 3沉淀下來，沉淀下來，使水泥石密實使水泥石密實 第46頁/共91頁混凝土的防護措施混凝土的防護措施n n實行全面的腐蝕控制實行全面的腐蝕控制出發(fā)點：出發(fā)點：出發(fā)點：出發(fā)點：最大限度地保證混凝土自身密實完最大限度地保證混凝土自身密實完最大限度地保證混凝土自身密實完最大限度地保證混凝土自身密實完好，保持

31、高堿度防止有害離子入侵好，保持高堿度防止有害離子入侵好，保持高堿度防止有害離子入侵好，保持高堿度防止有害離子入侵基本措施就是提高混凝土自身的防護能力，基本措施就是提高混凝土自身的防護能力，基本措施就是提高混凝土自身的防護能力，基本措施就是提高混凝土自身的防護能力，包括選擇良質(zhì)水泥、增加水泥用量，降低水包括選擇良質(zhì)水泥、增加水泥用量，降低水包括選擇良質(zhì)水泥、增加水泥用量，降低水包括選擇良質(zhì)水泥、增加水泥用量，降低水灰比，使用優(yōu)良外加劑、摻和料、增加混凝灰比，使用優(yōu)良外加劑、摻和料、增加混凝灰比，使用優(yōu)良外加劑、摻和料、增加混凝灰比，使用優(yōu)良外加劑、摻和料、增加混凝土保護層厚度，表面增設(shè)耐蝕層：如

32、做玻璃土保護層厚度，表面增設(shè)耐蝕層：如做玻璃土保護層厚度，表面增設(shè)耐蝕層：如做玻璃土保護層厚度，表面增設(shè)耐蝕層：如做玻璃鋼或涂刷氯磺化聚乙烯涂料等。預(yù)埋穿墻套鋼或涂刷氯磺化聚乙烯涂料等。預(yù)埋穿墻套鋼或涂刷氯磺化聚乙烯涂料等。預(yù)埋穿墻套鋼或涂刷氯磺化聚乙烯涂料等。預(yù)埋穿墻套管，避免破壞建筑物的整體性，不隨意開口。管，避免破壞建筑物的整體性，不隨意開口。管，避免破壞建筑物的整體性，不隨意開口。管，避免破壞建筑物的整體性，不隨意開口。嚴(yán)格控制設(shè)備、管道嚴(yán)格控制設(shè)備、管道嚴(yán)格控制設(shè)備、管道嚴(yán)格控制設(shè)備、管道“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)象象象象第47頁/共91頁

33、采用防腐蝕材料采用防腐蝕材料采用防腐蝕材料采用防腐蝕材料選用耐蝕水泥選用耐蝕水泥加入鋼筋阻銹劑加入鋼筋阻銹劑非金屬防腐涂料：聚苯乙烯、非金屬防腐涂料：聚苯乙烯、環(huán)氧煤焦油等環(huán)氧煤焦油等塑料、花崗石、耐酸瓷板（磚）塑料、花崗石、耐酸瓷板（磚）、玻璃鋼、玻璃鋼采用聚合物水泥混凝土（樹脂采用聚合物水泥混凝土（樹脂混凝土）混凝土）陰極保護，保護鋼筋陰極保護，保護鋼筋第48頁/共91頁玻璃與陶瓷材料的腐蝕與防護玻璃與陶瓷材料的腐蝕與防護玻璃及其結(jié)構(gòu)玻璃及其結(jié)構(gòu)玻璃及其結(jié)構(gòu)玻璃及其結(jié)構(gòu) 凡熔融體通過一定方式冷卻，因粘度逐漸增大，而具有非晶結(jié)構(gòu)特征和固體機械性質(zhì)的物質(zhì)，不論其化學(xué)組成及硬度范圍如何，都可稱之

34、為玻璃玻璃態(tài)：非晶態(tài)玻璃態(tài)：非晶態(tài)結(jié)構(gòu)：短程有序，長程無序結(jié)構(gòu)：短程有序，長程無序第49頁/共91頁玻璃體的特性玻璃體的特性玻璃體的特性玻璃體的特性n n各向同性各向同性n n介穩(wěn)性介穩(wěn)性能量高于晶體，熱力學(xué)不穩(wěn)定能量高于晶體，熱力學(xué)不穩(wěn)定粘度大，動力學(xué)穩(wěn)定粘度大，動力學(xué)穩(wěn)定n n凝固特性凝固特性玻璃由熔融態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過程在一定范圍內(nèi)進玻璃由熔融態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過程在一定范圍內(nèi)進行行n n連續(xù)性連續(xù)性在凝固過程中，玻璃的物理和化學(xué)性質(zhì)是隨溫在凝固過程中，玻璃的物理和化學(xué)性質(zhì)是隨溫度連續(xù)變化的度連續(xù)變化的第50頁/共91頁玻璃的組成玻璃的組成玻璃的組成玻璃的組成n n無機玻璃的主要成分是SiO2、堿

35、和堿土金屬氧化物以及Al、Zn、Pb、P等氧化物即：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2等n n玻璃的制法：原料主要是原料主要是純堿、石灰石和石英純堿、石灰石和石英 復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反應(yīng)Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高溫CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫第51頁/共91頁玻璃熔爐第52頁/共91頁種種類類特特性性用用途途普通玻璃普通玻璃在較高溫度下易軟化在較高溫度下易軟化窗玻璃、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脹系數(shù)小，耐酸堿，膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強度大，濾光強度大，濾光化學(xué)儀器；高壓水銀燈、化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼

36、；光導(dǎo)紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維、壓電晶體等纖維、壓電晶體等光學(xué)玻璃光學(xué)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鏡片；照相機、顯微眼鏡片；照相機、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡用凹凸透鏡鏡、望遠(yuǎn)鏡用凹凸透鏡等光學(xué)儀器等光學(xué)儀器玻璃纖維玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、太空飛行員的衣服、玻璃鋼等玻璃鋼等鋼化玻璃鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強度耐高溫、耐腐蝕、強度大、質(zhì)輕、抗震裂大、質(zhì)輕、抗震裂運動器材；微波通訊器材運動器材；微波通訊器材;汽車、火車窗玻璃等汽車、火車窗玻璃等玻璃的分類第53頁/共91頁陶瓷及其

37、結(jié)構(gòu)陶瓷及其結(jié)構(gòu)n n陶瓷的主要成分：硅酸鹽硅酸鹽n n原料：粘土（Al2O32SiO2H2O）、石英、長石等n n特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等優(yōu)點第54頁/共91頁陶瓷的結(jié)構(gòu)陶瓷的結(jié)構(gòu)陶瓷的結(jié)構(gòu)陶瓷的結(jié)構(gòu)n n陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷一一一一般般般般由由由由晶晶晶晶相相相相（主主主主要要要要組組組組成成成成相相相相）、玻玻玻玻璃璃璃璃相相相相和和和和氣氣氣氣相相相相（孔孔孔孔洞洞洞洞）組組組組成成成成。其其其其顯顯顯顯微微微微結(jié)結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)是是是是由由由由原原原原料料料料、組組組組成成成成和和和和制制制制造造造造工工工工藝所決定的。藝所決定的。藝所決定的。藝所決定的。n n陶陶

38、陶陶瓷瓷瓷瓷顯顯顯顯微微微微組組組組織織織織示意圖示意圖示意圖示意圖第55頁/共91頁陶瓷主要種類：土器：磚瓦(自然冷卻，F(xiàn)e2O3含量較多)(淋水冷卻，F(xiàn)e3O4、FeO較多)陶器：彩陶江蘇宜興的紫砂壺、秦漢兵馬俑瓷器：碗盤茶具收藏珍品炻器：水缸、砂鍋瓷都景德鎮(zhèn)注：彩釉搪瓷不屬于陶瓷紅瓦紅瓦青瓦第56頁/共91頁第57頁/共91頁氮化硅陶瓷（Si3N4）是灰白色固體，硬度為9，是最硬的材料之一。它的導(dǎo)熱性好且膨脹系數(shù)小，可經(jīng)受低溫高溫、驟冷驟熱反復(fù)上千次的變化而不破壞，因此是十分理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。第58頁/共91頁步兵戰(zhàn)車用絕熱陶瓷發(fā)動機可使其不易被紅外探測器發(fā)現(xiàn)并被紅外制導(dǎo)武器所摧毀，提

39、高了生存率第59頁/共91頁玻璃與陶瓷材料腐蝕的機制玻璃與陶瓷材料腐蝕的機制玻璃與陶瓷材料腐蝕的機制玻璃與陶瓷材料腐蝕的機制n n玻璃與陶瓷的耐蝕性玻璃與陶瓷的耐蝕性玻璃與陶瓷的耐蝕性玻璃與陶瓷的耐蝕性它們通常僅在堿性溶液和特殊酸性環(huán)境中才有較高的它們通常僅在堿性溶液和特殊酸性環(huán)境中才有較高的腐蝕速率腐蝕速率堿性：堿性：堿性：堿性：酸性：酸性：酸性：酸性：除氫氟酸、高溫磷酸外，幾乎耐其它所有無機酸的除氫氟酸、高溫磷酸外，幾乎耐其它所有無機酸的侵蝕侵蝕當(dāng)磷酸的溫度高于當(dāng)磷酸的溫度高于300300時，能溶解二氧化硅時，能溶解二氧化硅第60頁/共91頁硅酸鹽材料的耐酸性也與物相相關(guān)硅酸鹽材料的耐酸性

40、也與物相相關(guān)硅酸鹽材料的耐酸性也與物相相關(guān)硅酸鹽材料的耐酸性也與物相相關(guān)一般來說，材料中二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越一般來說，材料中二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，耐酸性越強，質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于高，耐酸性越強，質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.550.55的天然的天然及人造硅酸鹽材料基本上不耐酸及人造硅酸鹽材料基本上不耐酸含有大量含有大量含有大量含有大量CaOCaO、MgOMgO等堿性氧化物的硅酸鹽材等堿性氧化物的硅酸鹽材等堿性氧化物的硅酸鹽材等堿性氧化物的硅酸鹽材料耐堿、不耐酸料耐堿、不耐酸料耐堿、不耐酸料耐堿、不耐酸玻璃與陶瓷在水介質(zhì)中的腐蝕機玻璃與陶瓷在水介質(zhì)中的腐蝕機制制多相結(jié)晶體材料的分別溶解（包括離子交多相結(jié)晶體材料的分

41、別溶解（包括離子交換）換）第61頁/共91頁玻璃的腐蝕行為玻璃的腐蝕行為玻璃的腐蝕行為玻璃的腐蝕行為n n水解水解水解水解破壞的是破壞的是SiSiOOR R（R R為為NaNa、CaCa2 2等）而不是等）而不是SiSiOOSiSi。水解時，水解時，R R形成水溶性鹽進入溶液，而形成水溶性鹽進入溶液，而R R為為H H置換，新形置換，新形成的成的SiSiOOH H與原有的與原有的SiSiOOSiSi形成膠狀物，阻止腐形成膠狀物，阻止腐蝕繼續(xù)進行，整個過程受蝕繼續(xù)進行，整個過程受H H向內(nèi)擴散控制向內(nèi)擴散控制n n酸侵蝕酸侵蝕酸侵蝕酸侵蝕主要是氫氟酸與高溫磷酸的腐蝕主要是氫氟酸與高溫磷酸的腐蝕另

42、外，某些光學(xué)玻璃中，降低了另外，某些光學(xué)玻璃中，降低了SiOSiO2 2的含量，加入大量的含量，加入大量的的BaBa、PbPb及其它重金屬的氧化物，由于這些氧化物的溶及其它重金屬的氧化物，由于這些氧化物的溶解，使這類玻璃易為醋酸、硼酸等弱酸腐蝕解，使這類玻璃易為醋酸、硼酸等弱酸腐蝕第62頁/共91頁n n堿侵蝕堿侵蝕OHOH破壞破壞SiSiOOSiSi，而形成，而形成SiSiOHOH及及SiSiOONaNa，因此腐蝕較水或酸性溶液為重，并不，因此腐蝕較水或酸性溶液為重，并不受擴散控制受擴散控制堿對玻璃的侵蝕主要受玻璃表面與界面反堿對玻璃的侵蝕主要受玻璃表面與界面反應(yīng)所支配的反應(yīng)過程影響，因此與

43、陽離子在表面應(yīng)所支配的反應(yīng)過程影響，因此與陽離子在表面上的吸附力有關(guān)，吸附力強，影響大上的吸附力有關(guān)，吸附力強，影響大相同相同pHpH下，不同陽離子的堿侵蝕強度次序下，不同陽離子的堿侵蝕強度次序為：為：BaBa2 2SrSr2 2 NHNH4 4RbRb NaNaLiLiN(CHN(CH3 3)4 4CaCa2 2第63頁/共91頁n n大氣對玻璃的侵蝕和風(fēng)化大氣對玻璃的侵蝕和風(fēng)化大氣侵蝕的實質(zhì)是水汽、二氧化碳、二氧大氣侵蝕的實質(zhì)是水汽、二氧化碳、二氧化硫等作用的總和化硫等作用的總和水汽比水溶液具有更大的侵蝕性。因為水汽比水溶液具有更大的侵蝕性。因為它與玻璃主要發(fā)生離子交換的釋堿反應(yīng)，其產(chǎn)物它

44、與玻璃主要發(fā)生離子交換的釋堿反應(yīng)，其產(chǎn)物不斷的沉積在原來部位，不斷的沉積在原來部位，pHpH增大增大風(fēng)化：玻璃和大氣長期作用，在表面出風(fēng)化：玻璃和大氣長期作用，在表面出現(xiàn)霧狀的薄膜或點片狀白斑、細(xì)線狀模糊物、彩現(xiàn)霧狀的薄膜或點片狀白斑、細(xì)線狀模糊物、彩虹等過程虹等過程風(fēng)化過程分為溶解和水解浸析兩種形式風(fēng)化過程分為溶解和水解浸析兩種形式大氣中酸性氣體、不通風(fēng)的高溫高濕環(huán)境，加大氣中酸性氣體、不通風(fēng)的高溫高濕環(huán)境，加速風(fēng)化速風(fēng)化第64頁/共91頁防止玻璃風(fēng)化的方法防止玻璃風(fēng)化的方法防止玻璃風(fēng)化的方法防止玻璃風(fēng)化的方法n n表面處理法氣體處理法、鹽類處理法、酸類處理法、胺類處理法、有機防霧劑處理法n

45、 n電化學(xué)處理法n n其它防風(fēng)化法酒防霉粉法、夾紙法第65頁/共91頁n n選擇性腐蝕選擇性腐蝕當(dāng)玻璃經(jīng)過熱處理，存在雙相組織當(dāng)玻璃經(jīng)過熱處理，存在雙相組織孤立的硼酸鹽相彌散在高孤立的硼酸鹽相彌散在高SiOSiO2 2基體中時，富基體中時，富B B2 2OO3 3的硼酸鹽易在酸中發(fā)生選擇性腐蝕，形成疏的硼酸鹽易在酸中發(fā)生選擇性腐蝕，形成疏松的玻璃，孔洞直徑在松的玻璃，孔洞直徑在3 36nm6nm之間，在通過弱之間，在通過弱堿性處理，溶去孔洞內(nèi)部的高堿性處理，溶去孔洞內(nèi)部的高SiOSiO2 2殘存區(qū)，可擴殘存區(qū)，可擴大孔洞直徑大孔洞直徑簡單的鈉玻璃可通過熱處理腐蝕工藝，簡單的鈉玻璃可通過熱處理腐

46、蝕工藝，可以獲得具有分子篩功能、孔洞為可以獲得具有分子篩功能、孔洞為0.7nm0.7nm的疏松的疏松玻璃玻璃n n應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕在介質(zhì)和靜態(tài)拉應(yīng)力下，玻璃會產(chǎn)生應(yīng)力在介質(zhì)和靜態(tài)拉應(yīng)力下，玻璃會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕腐蝕介質(zhì)：水、甲醇、甲酰胺等介質(zhì)：水、甲醇、甲酰胺等第66頁/共91頁影響玻璃腐蝕的因素影響玻璃腐蝕的因素影響玻璃腐蝕的因素影響玻璃腐蝕的因素n n化學(xué)組成化學(xué)組成硅酸鹽玻璃的耐水性和耐酸性主要決定于硅酸鹽玻璃的耐水性和耐酸性主要決定于硅氧和堿金屬氧化物的含量硅氧和堿金屬氧化物的含量硅氧含量越高，硅氧四面體連接的程度越硅氧含量越高，硅氧四面體連接的程度越高，耐酸性越好；堿金屬氧化物中以氧化鉀

47、影響高，耐酸性越好；堿金屬氧化物中以氧化鉀影響最大，氧化鈉其次，氧化鋰再次之最大，氧化鈉其次，氧化鋰再次之抗水性一般隨金屬的陽離子半徑增加而下抗水性一般隨金屬的陽離子半徑增加而下降；當(dāng)玻璃中含有多中堿金屬氧化物時，抗水性降；當(dāng)玻璃中含有多中堿金屬氧化物時，抗水性比單以堿金屬好比單以堿金屬好各種氧化物中，以氧化鋯的耐堿性最好，各種氧化物中，以氧化鋯的耐堿性最好，氧化鋁、氧化鋅、氧化鈣等均對耐水性和耐酸性氧化鋁、氧化鋅、氧化鈣等均對耐水性和耐酸性均有利，而氧化鋇對耐水、耐酸、耐堿均不利均有利，而氧化鋇對耐水、耐酸、耐堿均不利第67頁/共91頁n n熱處理熱處理熱處理熱處理玻璃再退火中與爐氣接觸，化

48、學(xué)穩(wěn)定性提高。原因是爐玻璃再退火中與爐氣接觸，化學(xué)穩(wěn)定性提高。原因是爐氣中的酸性氣體（氣中的酸性氣體（SOSO2 2）可以中和表面堿性氧化物，形成）可以中和表面堿性氧化物，形成硫酸鈉的硫酸鈉的“白霜白霜”，它易除去，從而降低表面堿性氧化，它易除去，從而降低表面堿性氧化物的含量，提高化學(xué)穩(wěn)定性。物的含量，提高化學(xué)穩(wěn)定性。退火玻璃較淬火玻璃的密度大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊密，化學(xué)穩(wěn)退火玻璃較淬火玻璃的密度大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊密，化學(xué)穩(wěn)定性好，但硼硅酸鹽玻璃例外定性好，但硼硅酸鹽玻璃例外n n表面狀態(tài)表面狀態(tài)表面狀態(tài)表面狀態(tài)可通過表面處理提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，方法有：可通過表面處理提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，方法有：用水和

49、酸處理，使表面生成一定厚度的高硅氧膜，去掉用水和酸處理，使表面生成一定厚度的高硅氧膜，去掉對侵蝕介質(zhì)由親和力的成分（如氧化鈉、氧化鉀等）。對侵蝕介質(zhì)由親和力的成分（如氧化鈉、氧化鉀等）。涂膜處理：涂覆有機硅或有機硅烷類等憎水物質(zhì)，減涂膜處理：涂覆有機硅或有機硅烷類等憎水物質(zhì)，減少水化作用少水化作用n n溫度與壓力溫度與壓力溫度與壓力溫度與壓力升溫增加玻璃的腐蝕速率升溫增加玻璃的腐蝕速率當(dāng)壓力提高到（當(dāng)壓力提高到（29.49829.498）10105 5PaPa時，玻璃將在短時間時，玻璃將在短時間內(nèi)劇烈地被破壞，同時有大量氧化硅轉(zhuǎn)入溶液中。例如：內(nèi)劇烈地被破壞，同時有大量氧化硅轉(zhuǎn)入溶液中。例如：

50、高壓水位計玻璃高壓水位計玻璃第68頁/共91頁陶瓷材料的腐蝕行為陶瓷材料的腐蝕行為（1 1）陶瓷材料的玻璃相的腐蝕與玻璃類似，主相）陶瓷材料的玻璃相的腐蝕與玻璃類似，主相（晶體相）有其自身的特點（晶體相）有其自身的特點（2 2）無機非金屬晶體材料的腐蝕）無機非金屬晶體材料的腐蝕）無機非金屬晶體材料的腐蝕）無機非金屬晶體材料的腐蝕n n水介質(zhì)中的腐蝕水介質(zhì)中的腐蝕水介質(zhì)中的腐蝕水介質(zhì)中的腐蝕晶體相的能量狀態(tài)較玻璃相低，化學(xué)穩(wěn)定性晶體相的能量狀態(tài)較玻璃相低，化學(xué)穩(wěn)定性耐腐蝕性通常也較玻璃相好耐腐蝕性通常也較玻璃相好主要分為水解、離子交換、溶解主要分為水解、離子交換、溶解氧化鋁陶瓷主要為剛玉晶相，耐

51、一般酸堿，但氧化鋁陶瓷主要為剛玉晶相，耐一般酸堿，但在高溫硝酸、高溫堿性液中被腐蝕在高溫硝酸、高溫堿性液中被腐蝕第69頁/共91頁n n氣體腐蝕氣體腐蝕蒸氣侵蝕多晶體陶瓷會造成比液體更為嚴(yán)重的腐蝕氣體中最普遍的腐蝕是氧化，水蒸氣可以加快陶瓷材料的氧化進程n n其它液體的腐蝕其它液體的腐蝕熔融玻璃、熔融鹽、熔融金屬等均可造成晶體陶瓷材料的腐蝕溶解第70頁/共91頁（3）孔隙度的影響）孔隙度的影響孔隙會降低材料的耐蝕性（4）玻璃陶瓷在水介質(zhì)中的腐蝕）玻璃陶瓷在水介質(zhì)中的腐蝕行為行為玻璃陶瓷又稱微晶玻璃，是一種通過控制玻璃結(jié)晶化而制成的多晶固體，有獨特的物理、化學(xué)性能，優(yōu)良的使用性能，廣泛地應(yīng)用在高

52、科技，尤其是武器裝備方面主要是局部腐蝕，破壞形式是溶解（包括離子交換）第71頁/共91頁木材的腐蝕與防護木材的腐蝕與防護n n木材的特點木材的特點優(yōu)點：優(yōu)點：單位體積小，強度高，導(dǎo)熱性小，加工容易，熱膨脹系數(shù)小缺點：缺點：各項異性，容易變形，吸濕性高可燃，容易腐朽n n腐蝕類型腐蝕類型水的腐蝕水的腐蝕密度大，水的滲透力?。簧郎卦鰤耗承┏煞忠兹艹龅?2頁/共91頁 酸的腐蝕酸的腐蝕酸的腐蝕酸的腐蝕穩(wěn)定：穩(wěn)定：穩(wěn)定：穩(wěn)定：低溫的有機酸、氫氟酸、磷酸、低濃度低溫的有機酸、氫氟酸、磷酸、低濃度的鹽酸的鹽酸不穩(wěn)定：不穩(wěn)定：不穩(wěn)定：不穩(wěn)定：硫酸、硝酸、二氧化硫和亞硫酸硫酸、硝酸、二氧化硫和亞硫酸堿的腐蝕堿

53、的腐蝕堿的腐蝕堿的腐蝕苛性堿、氨水產(chǎn)生腐蝕苛性堿、氨水產(chǎn)生腐蝕鹽的腐蝕鹽的腐蝕鹽的腐蝕鹽的腐蝕碳酸鹽的腐蝕小碳酸鹽的腐蝕小某些具有結(jié)晶膨脹性的鹽類（如硫酸鈉）的腐某些具有結(jié)晶膨脹性的鹽類（如硫酸鈉）的腐蝕蝕 嚴(yán)重嚴(yán)重容易水解的鐵、鋁、鉻、鋅的鹽類水解后生容易水解的鐵、鋁、鉻、鋅的鹽類水解后生成游離酸，造成木材松弛成游離酸，造成木材松弛第73頁/共91頁氣體的腐蝕氣體的腐蝕氯、溴、氧化氮等氣體破壞木材；干燥常溫下空氣對木材無腐蝕石油產(chǎn)品和溶劑的腐蝕石油產(chǎn)品和溶劑的腐蝕原油和石油產(chǎn)品不腐蝕木材；氯化和硝化的烴類化合物也無腐蝕作用；乙醇無腐蝕，但能溶解木材內(nèi)的樹脂和其它雜質(zhì)細(xì)菌腐蝕細(xì)菌腐蝕通常稱為木

54、材腐朽，是木材的大敵木材腐朽菌生長需要木材的含水量通常在25150之間第74頁/共91頁木材的腐蝕防護木材的腐蝕防護n n木材存儲的物理防腐木材存儲的物理防腐木材存儲的物理防腐木材存儲的物理防腐控制濕度：干存法、水淋法、水存法控制濕度：干存法、水淋法、水存法n n木材的化學(xué)防腐木材的化學(xué)防腐木材的化學(xué)防腐木材的化學(xué)防腐見效快，處理方便，但有污染，一般防止水淋見效快，處理方便，但有污染，一般防止水淋樹脂類和油類防腐劑：酚醛樹脂、石蠟、瀝樹脂類和油類防腐劑：酚醛樹脂、石蠟、瀝青、松香、硫磺青、松香、硫磺有機溶劑：五氯苯酚等，價格便宜，但致癌有機溶劑：五氯苯酚等，價格便宜，但致癌鹽類防腐劑：是水溶性

55、的，有氯化鋅、氟化鹽類防腐劑：是水溶性的，有氯化鋅、氟化鈉、硫酸銅等鈉、硫酸銅等毒物：是油溶性的，能產(chǎn)生有毒氣體，如溴毒物：是油溶性的，能產(chǎn)生有毒氣體，如溴甲烷、磷化鋁等甲烷、磷化鋁等第75頁/共91頁復(fù)合材料的腐蝕與防護復(fù)合材料的腐蝕與防護n n復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料由兩種或兩種由兩種或兩種以上的物質(zhì)，用適當(dāng)以上的物質(zhì)，用適當(dāng)?shù)姆椒◤?fù)合而成的一的方法復(fù)合而成的一種新型材料種新型材料連續(xù)相：連續(xù)相：連續(xù)相：連續(xù)相：稱為基體稱為基體分散相：分散相：分散相：分散相：增強材料，增強材料，如纖維、顆粒狀填料如纖維、顆粒狀填料纖維增強高分子復(fù)合材料纖維增強高分子復(fù)合材料第76頁/共91頁復(fù)合材

56、料的分類1按照基體來分非金屬基復(fù)合材料：如樹脂基復(fù)合材料、橡膠基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等金屬基復(fù)合材料：鋁基復(fù)合材料、鈦基復(fù)合材料和銅基復(fù)合材料等。2按照增強相的形態(tài)來分類纖維增強復(fù)合材料顆粒增強復(fù)合材料疊層復(fù)合材料第77頁/共91頁SiC顆粒Al2O3片Al2O3纖維增強相三種類型第78頁/共91頁復(fù)合材料的性能1比強度和比模量高2抗疲勞和破斷安全性能好復(fù)合材料的疲勞強度較高;破壞安全性能好3高溫性能優(yōu)良提高基體材料的使用溫度和高溫強度和模量4減振性能好避免構(gòu)件在工作狀態(tài)下產(chǎn)生共振；另外復(fù)合材料的吸振性能好第79頁/共91頁比強度比較碳纖維樹脂硼纖維樹脂玻璃纖維樹脂鈦鋼鋁第80頁/共91頁

57、復(fù)合材料中的增強材料1增強纖維：（1）璃纖維：（2）碳纖維：（3）硼纖維（4）芳綸纖維（Kevler纖維）（5）碳化硅纖維：（陶瓷纖維）2增強顆粒：Al2O3、SiC、Si3N4、TiC、B4C和石墨等第81頁/共91頁常用的復(fù)合材料1聚合物基復(fù)合材料（1）玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）：性能特點（綜合）：高強度、高的沖擊韌性、良好的低溫性能；低的熱膨脹系數(shù)、絕緣、絕熱性、耐腐蝕，防磁，微波穿透性好，吸水性低。應(yīng)用：用于制造要求自重輕的受力構(gòu)件、要求無磁性、絕緣性、耐腐蝕性的零件，如航天和航空工業(yè)中的雷達罩、直升飛機的機身，制造輕型船、艦和賽艇等，制造冷卻塔，代替不銹鋼制造一些容器和管道等。第82

58、頁/共91頁2金屬基復(fù)合材料(1)纖維增強鋁基復(fù)合材料（硼纖維增強鋁基符合材料）組成：硼纖維鋁性能特點：高的拉伸模量、高橫向模量、高的抗壓強度、剪切強度和疲勞強度以及比強度。應(yīng)用：飛機和航天器的蒙皮、長梁和航空發(fā)動機葉片。（2）顆粒增強鋁基復(fù)合材料特點：與纖維增強復(fù)合材料相比，顆粒增強金屬基復(fù)合材料的工藝簡單，價格便宜，已在汽車等民用工業(yè)中應(yīng)用。SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料：性能優(yōu)異，用于制造衛(wèi)星支架等；民用上，已用于汽車的驅(qū)動軸、剎車盤、發(fā)動機的缸套、活塞和連桿等第83頁/共91頁非金屬基復(fù)合材料的腐蝕非金屬基復(fù)合材料的腐蝕（1）聚合物基復(fù)合材料的）聚合物基復(fù)合材料的界面結(jié)合界面結(jié)合n n界面

59、浸潤界面浸潤n n化學(xué)鍵作用化學(xué)鍵作用n n物理吸附物理吸附n n擴散作用擴散作用第84頁/共91頁（2 2）聚合物基復(fù)合材料的腐蝕途徑）聚合物基復(fù)合材料的腐蝕途徑）聚合物基復(fù)合材料的腐蝕途徑）聚合物基復(fù)合材料的腐蝕途徑n n腐蝕介質(zhì)對樹脂基體的影響腐蝕介質(zhì)對樹脂基體的影響腐蝕介質(zhì)對樹脂基體的影響腐蝕介質(zhì)對樹脂基體的影響物理侵蝕、化學(xué)反應(yīng)物理侵蝕、化學(xué)反應(yīng)n n對增強纖維的影響對增強纖維的影響對增強纖維的影響對增強纖維的影響作用途徑有：氣泡、微裂紋、沿界面的滲入作用途徑有：氣泡、微裂紋、沿界面的滲入n n對復(fù)合材料界面的影響對復(fù)合材料界面的影響對復(fù)合材料界面的影響對復(fù)合材料界面的影響介質(zhì)聚集，

60、溶脹產(chǎn)生拉應(yīng)力介質(zhì)聚集，溶脹產(chǎn)生拉應(yīng)力從界面析出可溶性物質(zhì)，產(chǎn)生滲透壓從界面析出可溶性物質(zhì)，產(chǎn)生滲透壓化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)第85頁/共91頁（3 3）聚合物基復(fù)合材料的腐蝕機制）聚合物基復(fù)合材料的腐蝕機制）聚合物基復(fù)合材料的腐蝕機制）聚合物基復(fù)合材料的腐蝕機制n n水解水解n n氧化反應(yīng)引起斷鍵氧化反應(yīng)引起斷鍵n n應(yīng)力開裂應(yīng)力開裂n n聚合物的溶脹與溶解聚合物的溶脹與溶解n n溶出溶出n n滲透壓引起的破壞滲透壓引起的破壞n n纖維纖維/樹脂脫粘樹脂脫粘第86頁/共91頁金屬基復(fù)合材料的腐蝕金屬基復(fù)合材料的腐蝕（1）金屬基體與纖維增強物的界）金屬基體與纖維增強物的界面結(jié)合面結(jié)合n n物理結(jié)合結(jié)合

61、強度主要與纖維表面的粗糙度有關(guān)n n溶解與浸潤結(jié)合相互溶解，在不同組元形成的溶解擴散區(qū)內(nèi)形成原子間結(jié)合力n n反應(yīng)結(jié)合結(jié)合強度較大第87頁/共91頁（2 2）金屬基復(fù)合材料的耐蝕性）金屬基復(fù)合材料的耐蝕性）金屬基復(fù)合材料的耐蝕性）金屬基復(fù)合材料的耐蝕性它的耐蝕性一般比金屬基體差它的耐蝕性一般比金屬基體差原因如下：原因如下：原因如下：原因如下：n n合金元素在增強物合金元素在增強物合金元素在增強物合金元素在增強物/基體界面處偏析基體界面處偏析基體界面處偏析基體界面處偏析n n圍繞增強物產(chǎn)生殘余應(yīng)力圍繞增強物產(chǎn)生殘余應(yīng)力圍繞增強物產(chǎn)生殘余應(yīng)力圍繞增強物產(chǎn)生殘余應(yīng)力n n在增強物周圍基體中位錯密度高

62、在增強物周圍基體中位錯密度高在增強物周圍基體中位錯密度高在增強物周圍基體中位錯密度高n n增強物增強物增強物增強物/基體界面處產(chǎn)生空洞基體界面處產(chǎn)生空洞基體界面處產(chǎn)生空洞基體界面處產(chǎn)生空洞n n由于制備過程中基體金屬與增強材料發(fā)生反應(yīng)而由于制備過程中基體金屬與增強材料發(fā)生反應(yīng)而由于制備過程中基體金屬與增強材料發(fā)生反應(yīng)而由于制備過程中基體金屬與增強材料發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致活性界面層導(dǎo)致活性界面層導(dǎo)致活性界面層導(dǎo)致活性界面層n n界面層的電偶效應(yīng)界面層的電偶效應(yīng)界面層的電偶效應(yīng)界面層的電偶效應(yīng)第88頁/共91頁金屬基復(fù)合材料的腐蝕金屬基復(fù)合材料的腐蝕金屬基復(fù)合材料的腐蝕金屬基復(fù)合材料的腐蝕n n鋁基復(fù)合

63、材料鋁基復(fù)合材料鋁基復(fù)合材料鋁基復(fù)合材料應(yīng)用廣應(yīng)用廣應(yīng)用廣應(yīng)用廣 碳碳/鋁鋁復(fù)復(fù)合合材材料料易易發(fā)發(fā)生生電電偶偶腐腐蝕蝕，這這是是由由于于碳碳纖維具有導(dǎo)電性，其在電解質(zhì)中的電位也較高纖維具有導(dǎo)電性，其在電解質(zhì)中的電位也較高 碳碳化化硅硅/鋁鋁復(fù)復(fù)合合材材料料的的耐耐蝕蝕性性與與基基體體相相比比，降降低不多低不多n n銅基復(fù)合材料銅基復(fù)合材料銅基復(fù)合材料銅基復(fù)合材料 在在海海水水中中的的耐耐蝕蝕性性與與相相應(yīng)應(yīng)的的基基體體差差不不多多，腐腐蝕產(chǎn)物膜的成分是蝕產(chǎn)物膜的成分是CuCu2 2(OH)(OH)3 3ClCl 第89頁/共91頁Al基復(fù)合材料的防護技術(shù)基復(fù)合材料的防護技術(shù)n n熱處理熱處理退火消除殘余應(yīng)力等n n施加保護涂層施加保護涂層化學(xué)保護膜（鉻酸轉(zhuǎn)化膜）、硫酸陽極保護膜、有機涂層、激光表面處理（熔覆一層合金）、熱噴涂、包鋁、緩蝕劑n n改善改善Al基復(fù)合材料的設(shè)計基復(fù)合材料的設(shè)計在增強相表面上施加涂層，除了可以改善界面間的潤濕性、減少界面反應(yīng)，釋放熱應(yīng)力外，還可以減少電偶腐蝕第90頁/共91頁