Коррозия и деградация материалов | Глава 17 – Материаловедение и инженерия

Описание: В главе 17 «Коррозия и деградация материалов» из книги «Материаловедение и инженерия» Каллистера-младшего и Ретвиша рассматриваются механизмы, типы и способы предотвращения деградации металлов, керамики и полимеров. Коррозия и деградация могут привести к значительному экономическому и структурному ущербу, при этом около 5% дохода промышленно развитых стран тратится на предотвращение коррозии и поддержание её работоспособности. В этой главе подчёркивается электрохимическая природа коррозии металлов, уникальные процессы деградации керамики и полимеров, а также критическая важность выбора подходящих материалов и методов профилактики для смягчения этих проблем.

Коррозия металлов включает электрохимические реакции с окислением на аноде и восстановлением на катоде. К распространённым формам коррозии относятся равномерное разрушение, гальваническая коррозия, щелевая коррозия, питтинговая коррозия, межкристаллитная коррозия, избирательное выщелачивание, эрозионная коррозия и коррозия под напряжением. Для керамики деградация обычно связана с высокотемпературной коррозией или экстремальными условиями окружающей среды, в то время как полимеры деградируют посредством набухания, растворения и разрыва молекулярных цепей.

🧠 Ключевые понятия:

🔍 Коррозия металлов: включает электрохимические реакции, в которых атомы металла окисляются (теряют электроны) на аноде и восстанавливаются на катоде.
🔍 Электрохимические реакции: регулируются полуреакциями окисления и восстановления, при этом общая скорость окисления равна общей скорости восстановления.
🔍 Гальванический ряд: ранжирует металлы и сплавы по их склонности к коррозии в морской воде, причем наиболее активные металлы корродируют первыми при наличии электрического контакта.
🔍 Скорость коррозии: измеряется скоростью проникновения коррозии (CPR) как уменьшение толщины слоя за единицу времени, на которую влияют такие факторы, как скорость жидкости, температура и состав.
🔍 Поляризация: смещение электродного потенциала от равновесного состояния, при этом активационная поляризация (контроль скорости, ограничивающей стадию) и концентрационная поляризация (контроль диффузии) влияют на скорость коррозии. 🔍 Пассивность: Некоторые металлы образуют тонкую защитную оксидную пленку, снижающую реакционную способность. Такие металлы, как хром, титан и алюминий, обладают пассивацией.
🔍 Защита от коррозии: Стратегии включают выбор материала, изменение условий окружающей среды, конструктивные изменения, покрытия и катодную защиту с использованием жертвенных анодов.
🔍 Окисление металлов: Происходит в газовой атмосфере, образуя оксидные слои. Коэффициент Пиллинга-Бедворта помогает предсказать защитный характер оксидных пленок.
🔍 Деградация керамики: Обычно устойчива к коррозии, но может разрушаться при высоких температурах или в экстремальных условиях.
🔍 Деградация полимеров: Включает набухание, растворение и разрыв связей под воздействием тепла, излучения или химических реакций.
📊 Виды коррозии:

🔍 Равномерное разрушение: Коррозия происходит равномерно по всей поверхности, например, ржавление стали.
🔍 Электрохимическая коррозия: возникает при электрическом соединении двух разнородных металлов в электролите, при этом корродирует более активный металл.
🔍 Щелевая коррозия: локальная коррозия в замкнутых пространствах с обеднённым кислородом.
🔍 Питтинг: образует небольшие глубокие язвы, которые часто трудно обнаружить до разрушения.
🔍 Межкристаллитная коррозия: коррозия по границам зёрен, распространённая в нержавеющих сталях.
🔍 Селективное выщелачивание: преимущественное удаление элемента из сплава, например, обесцинкование латуни.
🔍 Эрозионно-коррозионное воздействие: комбинированное воздействие химического воздействия и механического истирания, часто встречающееся в трубопроводных системах.
🔍 Коррозия под напряжением: растрескивание, вызванное одновременным воздействием растягивающего напряжения и коррозионной среды.
🔍 Водородная хрупкость: потеря пластичности и прочности из-за проникновения атомарного водорода.

📘 Читайте полные аннотации к каждой главе в блоге:

https://lastminutelecture.com

📘 Хотите порекомендовать книгу? Отправьте своё предложение здесь:

https://forms.gle/y7vQQ6WHoNgKeJmh8

Спасибо, что стали частью нашей небольшой семьи Last Minute Lecture!

⚠️ Отказ от ответственности: Эти аннотации созданы исключительно в образовательных и развлекательных целях. Они содержат содержательные комментарии и перефразированные обзоры, которые помогут студентам понять ключевые идеи из упомянутых учебников. Last Minute Lecture не связан, не спонсируется и не одобрен каким-либо издателем или автором учебников. Все названия учебников, имена и изображения обложек — если они указаны — используются в соответствии с принципами добросовестного использования исключительно для идентификации обсуждаемой работы. Некоторые фрагменты текста и озвучивания созданы с помощью инструментов на основе искусственного интеллекта для повышения доступности и согласованности. Несмотря на все усилия по обеспе...