四川理工学院试卷(2007至2008学年第2学期)

四川理工学院试卷（2007至2008学年第2学期）系系专业级班学号姓名密封线密封线内不要答题命题教师：龚敏，陈琳适用班级：2005级材料科学与工程专业（腐蚀与防护方向）考试2008年5月日共6页题号一二三四五六七八总分评阅（统分）教师得分注意事项：满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否则视为废卷。考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷分别一同交回，否则不给分。试题得分评阅教师一、简答题（共35分）1.什么是阳极保护，其适用条件是什么？（6分）用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防护技术叫做阳极保护。2分阳极保护的适用条件是:（1）阳极极化曲线具有活态—钝态转变。2分（2）阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定钝化区内。2分2.，为何在潮湿的大气中铜会受到腐蚀；，为何钛是良好的耐蚀金属？（5分）（1）虽然在潮湿的大气中铜的标准电位大于标氢电位，不生氢腐蚀；但由于空气中含氧且，发生吸氧腐蚀。3分（2）虽然钛的标准电位小于标氢电位，但钛是易钝化元素，在介质中钛的自腐蚀电位正移到稳定钝化区，所以其耐蚀性良好。2分第1页3.从材料、环境和力学三方面叙述应力腐蚀破裂的主要特征。（6分）（1）主要是合金发生SCC，纯金属极少发生。2分（2）对环境的选择性形成了所谓“SCC的材料―特定环境组合”。2分（3）只有拉应力才引起SCC，压应力反而会阻止或延缓SCC的发生。2分4.简述腐蚀电池的三个工作环节。（6分）（1）阳极反应：通式：Me→Men++ne2分（2）阴极反应：通式：D+me＝[D.me]2分析氢反应：2H++2e＝H2吸氧反应：O2+4H++4e＝2H2O（酸性溶液中）；O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）（3）电流回路2分金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移5.金属氧化膜具有良好保护性需要满足哪些基本条件？（6分）（1）P-B比大于1是氧化物具有保护性的必要条件。2分（2）膜有良好的化学稳定性。2分（3）膜有一定的强度和塑性，与基体结合牢固。2分【或（4）膜与基体金属的热膨胀系数差异小，不易剥落。（5）膜的组织结构致密、缺陷少。】6.CPT和CCT的含义是什么？如何使用CPT、CCT来评价材料的耐蚀性能？（6分）（1）CPT：临界孔蚀温度1分CCT：临界缝蚀温度1分（2）临界孔蚀温度越高，材料的耐小孔腐蚀性能越好。2分临界缝蚀温度越低，材料的耐缝隙腐蚀性能越差。2分第2页得分评阅教师系专业级班学号姓名密封线密封线内不要答题二、填空题（每空1分，共15分）1.根据湿度不同，将大气腐蚀分为干大气腐蚀，潮大气腐蚀，湿大气腐蚀。2.在自然腐蚀状态，氧扩散控制吸氧腐蚀体系的腐蚀电流密度icor等于id（或：氧的极限扩散电流密度）。3.在使用环境中覆层材料的电位比基体电位负，则属于阳极性覆盖层。（阳极，阴极）4.高聚物的腐蚀破坏形式有三种，分别为化学浸蚀，溶胀和溶解和环境应力开裂。5.当阴极／阳极面积比增大时，阳极相金属的电偶腐蚀速度增大(增大，减少，不变)；当阴极／阳极之间的距离增大时，阳极相金属的腐蚀速度减少。(增大，减少，不变)。6.比较两种金属的腐蚀电位可以判断它们连接时发生电偶腐蚀倾向的大小；而比较金属的平衡电位可以判断它们发生氧化反应倾向的大小。(平衡电位，腐蚀电位，标准电位)。7.异金属部件连接处要便于排水以防止液体滞留，此措施是针对电偶腐蚀。8.换热器管子和管板之间最好使用焊接，此措施是针对缝隙腐蚀。9.不锈钢设备要防止液体停滞，此措施是针对小孔腐蚀。10.不锈钢部件焊接后规定进行固溶处理，此措施是针对晶间腐蚀。11.“季裂”实质上是铜合金在氨介质中的应力腐蚀破裂形式。12.土壤的PH值愈低，腐蚀性愈强，土壤的电阻率愈高，腐蚀性愈弱。（强，弱）。得分评阅教师三、计算题（共30分）1.用Zn作牺牲阳极保护海水中的碳钢管道，海水中氧含量为3.2mg/L，氧的扩散层厚度为δ=10-2cm，扩散系数D=1.9×10-5cm2/s。求完全保护时锌的失重腐蚀速度V-解：D=1.9×10-5cm2/s=1.9×10-9m2/s，Cb=3.2×10-3阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-id=nFDCb/=（4×96500×1.9×10-9×10-4×103）/10-42分第3页=7.33×10-2mA/cm2=0.733A/m2对氧扩散控制的腐蚀体系，由电流加和原理：ia=|ic|－|i－|=id－|i－|2分完全保护时：ia=01分知Zn作牺牲阳极提供的保护电流，其腐蚀电流密度：ipr=|i－|=id=0.733A/m2得到锌的失重腐蚀速度：V-=iprA/nF=（0.733×65）/（2×26.8）=0.89g/m2·h2分2.表面积20cm2的铜试样在700C的氧气中氧化2小时，消耗了13.6cm3的氧气(在25C，1atm下进行测量)。求铜试样的腐蚀速度Vp。已知腐蚀产物是Cu2O，铜的密度为8.9g/cm3。解：氧化反应：O2+4Cu→2Cu2O1分耗氧摩尔数为：M=（273.15/298.15）×13.6×10-3/22.4mol1分则：ΔW—=64×4×M=64×4×（273.15/298.15）×13.6×10-3/22.4=0.142g2分由V—=（W0-W1）/S·t[g/m2·h]，Vp=8.76V-/d[mm/y]2分得：Vp=8.76ΔW—/（S·t·d）2分=8.76×0.142／0.002×2×8.9=34.94mm/第4页系专业级班学号姓名密封线密封线内不要答题3.Fe试样在0.5mol/LH2SO系专业级班学号姓名密封线密封线内不要答题解：(1)自然腐蚀状态阴极反应：2H++2e=H21分其平衡电位：2分Ecor=-0.462V(vsSCE)=-0.462+0.242=-0.22V(vsSHE)1分在腐蚀电位下，阴极反应的过电位c=Ecor–Eec=-0.22–(-0.048)=-0.172(V)2分代入Tafel公式2分由此得出：