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1、材料保护 Materials Protection 付朝阳 化学与化工学院金属腐蚀与防护研究所 材料化学与服役失效湖北省重点实验室 中国腐蚀与防护学会缓蚀剂专业委员会 Tel: 13871507019; 87543432-704(O) E-mail: cyfu,主要参考书目 李晓刚主编. 材料腐蚀与防护. 长沙：中南大学出版社，2009 吴继勋主编. 金属防腐蚀技术. 北京：冶金工业出版社, 2002 董允, 张廷森, 林晓娉编著. 现代表面工程技术. 北京：机械工业出版社, 2000 化学工业部化工机械研究院编著. 耐蚀金属材料及防蚀技术. 北京：化学工业出版社, 1990 本课程的考核方式
2、： 课堂小练习+ 结业习题,Chapter 1 绪 论,1.1 引言,金属材料是现代最重要的工程材料。,可以毫不夸张地说，人类社会的发展是与金属材料的制取工艺的进步与加工工艺的改进有着极密切的关系。,人类的文明和进步与材料的发展休戚相关,人类发展的脚步,石器时代,陶器时代,青铜器时代,铁器时代,现代金属材料,半导体材料,功能、纳米材料,众所周知，金属材料制品在使用时会受到不同形式的直接或间接的损坏。最重要、最常见的损坏形式是： 断裂：受力超过弹性极限、塑性极限而最终的破坏。 磨损：机械摩擦而引起的逐渐损坏。 腐蚀：在环境介质作用下，逐渐产生的损坏或变质现象。,金属材料支撑的地球文明,腐蚀：多元
3、的交叉学科,环境,材料,力学,腐蚀,材料制备、表面改性,环境分析、环境处理与控制,机械力学 流体力学 电磁效应,金属腐蚀的领域和损失,腐蚀几乎涉及所有的环境（太空、海洋、地上/地下；自然环境、工业环境、生物环境等） 腐蚀损失 占国民生产总值(GDP)的比例 美国约4%；欧洲2.03.5%；日本约1.5%； 中国45%（2003 2005年全国调查：每年损失近5000亿） 腐蚀控制 利用已有的知识、采用已有的防护技术可将腐蚀损失减少1/3 腐蚀控制是技术问题，更是管理问题，也是教育问题 国家腐蚀防护领导组：国家发改委、科技部、国防科工委、国家自然 科学基金委、国家质量技术监督局,电解系统盐水装置
4、和管道的腐蚀,40,85,碳钢,碳钢,A3钢,钢衬胶管,不锈钢-铜管,（1）美国：1995年3000亿美元，占国民经济总产值4.21%； （2）英国：1969年13.65亿英镑，占国民经济总产值3.5%; （3）日本：1997年39376.9亿日元； （4）前苏联：1985年400亿卢布； （5）前联邦德国：1982年450亿马克； （6）瑞典：1986年350亿瑞典法郎； （7）印度：1985年400亿卢比； （8）澳大利亚：1982年20亿美元； （9）中国： 2000年600亿美元，占国民生产总值6% 2008年中国的腐蚀损失超过9000亿元人民币,腐蚀损失,经济损失,1.2.2 间接损
5、失资源和能源的损失,全世界每90s就有1t钢腐蚀成铁锈，而炼制1t钢所需的能源则可供一个家庭用3个月！,1.2.3 安全事故 1979年我国某市液化石油气贮罐腐蚀爆炸起火，伤亡几十人，直接经济损失达630余万元。1985年8月日本的一架波音747客机，由于应力腐蚀断裂而坠毁，死亡500余人。,1986年4月26日切尔诺贝利核电站泄漏事故： 损失2000亿美元；12.5万人死亡 操作失误？连接头设计不当，引发摩擦磨蚀造成泄漏？,2003年2月1日哥伦比亚号航天飞机事故： 损失130亿美元；7名航天员遇难 高温防护层防热瓦损坏，引发提前失效,1986年1月28日“挑战者”号航天飞机爆炸： 损失55
6、亿美元；7名航天员遇难 燃料箱O型密封橡胶圈低温脆化（老化）,1988年7月6日英北海油田帕尔珀阿尔法石油钻塔事故： 损失34亿美元；167名工人遇难 液化气安全阀失效（腐蚀或磨蚀？）,2008年2月23日美B-2轰炸机坠毁： 损失14亿美元； 外部传感器受潮失效（电子设备的环境适应性）,材料保护腐蚀控制的方法和技术,阻断金属与环境的接触：涂层、镀层、覆盖层、 金属转化膜、缓蚀剂 提高金属“回归” 的能垒：缓蚀剂、镀层、金属转化膜 降低金属相对于环境的势能：电化学保护 腐蚀系统设计和腐蚀监检测,腐蚀科学与腐蚀工程面临的挑战,复杂性、滞后性、相关学科发展的制约 （现象、实验数据、经验工学、科学）
7、 材料在极限条件下的服役失效（环境行为） 宏观的极限条件：深地、深海、太空、极强腐蚀性工业环境 微观的极限条件：微机电系统（MEMS）,材料保护重要性,金属材料的腐蚀防护有很长的历史： 秦始皇的宝剑、中国大漆（1515年）、1882年防锈漆、 1885年红丹底漆、1830-1850年英国煤焦油、沥青焦油、 1919年美国供水管内部涂沥青、1875年阴极保护等等,防护的科学性 防护可减少经济损失30-40%。,管理与教育,中国腐蚀与防护学会及其专业委员会,腐蚀电化学及测试技术专业委员会（浙江大学） 缓蚀剂专业委员会（华中科技大学） 氢脆及应力腐蚀专业委员会（北京科技大学） 耐蚀金属材料专业委员会
8、（北京钢铁总院） 防腐蚀施工与技术专业委员会（北京科技大学） 涂料涂装及表面保护技术专业委员会（武汉材保所） 水环境专业委员会（青岛七二五所）,化工过程专业委员会（化工机械研究院） 航空航天专业委员会（北京航空材料研究院） 建筑工程专业委员会（冶金建筑总院） 高温专业委员会（中科院金属所） 能源工程专业委员会（清华大学） 土壤专业委员会（大庆油田设计院） 热浸镀专业委员会（钢铁研究总院） 非金属材料专业委员会（北京化工大学）,我校该学科的发展和历史沿革,50年代：以叶康民教授为代表的课题组开始了阴极保护的研究 70年代：研究室全面开始了腐蚀与缓蚀剂研究和应用 1983年： 中国石油工业部科技司
9、与我校在该研究室的基础上共同建立了 “油田腐蚀与防护研究室” 1995年：湖北省重点学科方向（材料学/腐蚀与防护） 2001年： 材料与环境化学研究所 2006年：材料化学与服役失效湖北省重点实验室 2007年：国家一级重点学科方向（材料科学与工程/材料服役失效与防护）,相关领域的学科地位,教育部材料物理与化学教学指导委员会委员 中国腐蚀与防护学会副理事长（郭兴蓬） 中国腐蚀与防护学会缓蚀剂专业委员会主任委员 中国石油学会腐蚀与防护专业委员委副主任会员 中国腐蚀与防护学会非金属材料专业委员会副主任委员 中国腐蚀与防护学会土壤腐蚀专业委员会委员（邱于兵） 中国腐蚀与防护学会水处理与环境专业委员会
10、委员（刘宏芳） 中国腐蚀与防护学会腐蚀电化学专业委员会委员（董泽华） 海洋腐蚀与防护国防科技重点实验室学术委员会委员 CNPC材料力学与环境行为重点实验室学术委员会委员 国际腐蚀大会、亚太腐蚀大会分会主席 中国腐蚀与防护学报、材料保护编委 化学学报、化工学报、物理化学学报、Electrochimca Acta, J. Applied Electrochemistry, Applied Surface Science, Journal of Materials Science 审稿人,有关腐蚀/表面防护领域我国的主要研究机构介绍 中科院金属所 柯伟院士、卢柯院士（金属材料）、韩恩厚研究员、王福会
11、研究员 （金属腐蚀与防护国家重点实验室、中国腐蚀与防护学报、腐蚀科学与防护技术） 浙江大学 曹楚南院士（腐蚀电化学）、张鉴清教授 北京科技大学 肖纪美院士（应力腐蚀）、乔利杰教授、李晓刚教授、路民旭教授 孙冬柏教授 装甲兵工程学院 徐滨士院士（装备再制造） 中科院兰州化物所 薛群基院士（表面润滑） 厦门大学 田昭武院士（电化学）、林昌健教授 武汉大学 查全性院士（电池）、甘复兴教授、林安教授、罗运柏教授 北京化工大学 左禹教授、赵景茂教授 天津大学 宋诗哲教授 上海材料研究所 杨武教授 （腐蚀与防护杂志） 中石油管材所 李鹤林院士 中船725所青岛分部 候保荣院士、陈光章研究员（腐蚀学会理事长） 武汉材保所 顾卡丽教授 （材料保护杂志） 上海大学 周邦新院士（核用锆合金） 华东理工大学、上海电力学院、中国石油大学、北京航空材料研究所,
