第5章—高温腐蚀(二)

2) 采用吸氧剂 ；
3) 干燥空气封存 （RH＜35%）； 4）减小大气污染等
（4）使用气相缓蚀剂
8.4 微生物腐蚀
8.4.1 现象：
微生物腐蚀：指由微生物生命活动参与下所发生的腐蚀过程。 微生物腐蚀是促进金属材料的破坏，往往和电化学腐蚀同时发生。 实 例：飞机整体油箱内部环境（水油界面处），发电厂、化工厂大量 使用的水冷管道，输油、储油装置，大型船舶，纸浆处理设备等都很适于 细菌的寄生和生存，为微生物腐蚀创造了条件。
空气中水蒸气的含量 相对湿度（R H） 100% 该温度下空气所容纳的 最大水蒸气含量
8.1.2 分类及特点： （1）分类： a）干的大气腐蚀； b）潮的大气腐蚀； c）湿的大气腐蚀 （2）特点： （1）干的大气腐蚀 在空气非常干燥的条件下， 金属表面不存在水膜时的腐蚀称 为干大气腐蚀，形成一层保护性 氧化膜（ 1nm ～ 10nm ），并常常 伴随金属表面的失泽。 如铜、银被硫化物污染的空气 腐蚀所造成的失泽现象。（化学 腐蚀）
I—水膜厚度δ=1nm～10nm; II— δ=10nm～1mm; III—δ=1mm～1mm;IV—δ ＞ 1mm
（2）潮的大气腐蚀 大气的相对湿度在 100% 以下，金 属 表 面存 在 着 肉 眼不 可 见 的薄 水 膜 （ 10nm ～ 1mm ）时所发生的腐蚀称 为潮的大气腐蚀。 例如，铁在大气中没被雨雪淋到时 的生锈即属于潮的大气腐蚀。（电化 学腐蚀——电解质增多） （3）湿的大气腐蚀 水分在金属表面已成液滴凝聚而形 成肉眼可见的液膜层（1mm～1mm） 时所发生的腐蚀称为湿的大气腐蚀。 当空气中的相对湿度在 100% 左右或 I—水膜厚度δ=1nm～10nm; II— 者当雨、雪、霜及水沫等直接落在金 δ=10nm～1mm; III—δ=1mm～1mm;IV—δ ＞ 1mm 属表面上时，就发生这种腐蚀。 （电化学腐蚀——氧量较少）
（1）ZnO中加入低价金属离子Li+ 取代正常晶格上的Zn++，电中性驱 使间隙Zn++增多，e-减少， 增多的 Zn++由金属基体补充，故氧化过程
增强。（不利于抗氧化）
（2）ZnO中加入高价金属离子Al+++ 取代正常晶格上的Zn++，电中性驱 使间隙Zn++减少，e-增多，金属Zn 基体氧化过程得到缓解。（利于抗 氧化）
飞行器： 航空器、航天器、火箭大多数飞机都是由机身、机翼、尾翼、起落装置和动力 装置等五个主要部分组成的。 大型飞机机身还可分为机头、前机身、机身中段、后机身、机身 尾段。
法 国 “ 阵 风 ” 战 斗 机 的
主 要 组 成
1.3发动机的典型结构
航空发动机类型： 活塞式发动机、火箭式发动机和空气喷气发动机。 空气喷气发动机又分为冲压式喷气发动机和燃气涡轮发动机。 燃气涡轮发动机主要包括涡轮喷气、涡轮风扇、涡轮螺旋桨、 涡轮轴等发动机 。
第9章 高温腐蚀
9.1 高温腐蚀的类型 9.2 金属高温氧化的热力学基础 9.3 金属氧化膜的结构与性质（完整性和保护性） 9.4 金属高温氧化的动力学与机理 9.5 合金的氧化（耐热合金理论） 9.6 钢铁的气体腐蚀 9.7 金属材料的热腐蚀 9.8 液态金属腐蚀（低熔点金属致脆:教材7.6）
9.5 合金的氧化（耐热合金理论）
（5）定期用水冲洗发动机，以去除沉积在蜗轮叶片上的盐及其
它杂质。
9.8 液态金属腐蚀
液态金属腐蚀现象： 具有较高熔点的金属与液 态金属接触，使其表面形成 力学性能较低的固溶体、金 属间化合物或溶解在液态金 属中。如铝合金汞剂化即Al 溶解在液态Hg中，粉末化或 板穿孔。
液态Cd导致九级压气机盘破坏
Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3 Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2
9.7.3 热腐蚀的控制：
热腐蚀失效可以通过下述技术途径加以控制：
（1）控制和调整合金的化学成份，改善其抗热腐蚀的性能； （2）选择合适的高温保护涂层；
（3）减少燃料中的有害杂质的含量；
（4）燃气蜗轮进气口加过滤装置，净化进入的空气（此方法仅 适用于地面和船用燃气蜗轮）；
第13章 机电装备的腐蚀与控制
13.1 航空器的腐蚀与控制
一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 航空器结构特点 航空器腐蚀环境及特点 航空器的腐蚀类型、部位及级别 飞机机体结构的腐蚀与控制 飞机机翼整体油箱的腐蚀与控制 飞机起落架的腐蚀与控制 发动机结构的腐蚀与控制
一、 航空器结构特点
1.1 航空器种类：
9.6.1 氧化： （2）氧化规律
碳钢（0.6%C）在800℃的氧化规律（膜层无保护性） 抛物线 → 直线
9.6.2 脱碳： 钢在高温和/或高压下与O2、CO2、H2O、H2等接触 Fe3C + O2 →3Fe +CO2 Fe3C + CO2 →3Fe +2CO
Fe3C + H2O →3Fe + CO + H2
（3）使用表面涂（镀）层
采用金属镀层（如电镀铬）与涂层（如涂锌）或非金属涂层（如环氧树脂漆、聚 乙烯涂层、煤焦油沥青涂层等）不仅可以隔离金属制品与腐蚀环境，而且可以使金 属制品表面光滑，以减少细菌的聚集。
（4）阴极保护
将阴极保护与涂镀层联合使用，同样可以达到控制微生物腐蚀的目的。若恰当地
将电位控制在使阴极表面附近呈碱性环境，还可以达到抑制细菌活动的目的。
的扩散和产生受抑制，故氧化过程 减缓。（利于抗氧化） （2） NiO中加入高价金属离子Cr+++ 取代正常晶格上的Ni++，电中性驱使 正离子空位增加，Ni+++减少， Ni++ 的扩散和产生增强，故氧化过程加 速。（不利于抗氧化）
9.5.2 托马绍夫-斯密尔诺娃理论
（1）合金元素促进保护性氧化膜形成：1＜PBR＜2.5（2） 合金元素生成高电阻氧化膜，阻碍离子扩散：1000℃： Al2O3、SiO2、 NiO、 Cr2O3、FeO的比电导分别为：10-7、 10-6、10-2、10-1、102Ω-1· cm-1。 （3）合金元素原子半径小于基体金属元素，易于扩散到表 面，并形成晶格参数小的致密氧化膜。 （4）合金元素氧化物的生成热高于基体金属元素氧化物生 成热（稳定性好）。例如：Al2O3和FeO的生成热分别为 1678、272KJ/mol （5）合金元素的氧化物熔点和升华点高，分解压低，不与 其他氧化物生成低熔共晶混合物。 （6）合金为固溶体，保证均匀分布和氧化物的生成。
飞机整体油箱底部 微生物腐蚀形貌
8.4.2 机理
（1）微生物（细菌）生命活动产物具有腐蚀性：
硫氧化菌 2S＋3O2＋2H2O 2H2SO4
（2）生命活动产物降低阴极极化（如硫酸盐还原菌）
（3）改变环境腐蚀性： pH值、氧浓度、盐浓度、浓差电池形成等。 （4）破坏金属表面有机涂层的保护性
涡轮喷气发动机示意图 1-进气道；2-压气机；3-燃烧室；4-涡轮；5-尾喷管
1.3发动机的典型结构
涡轮风扇发动机示意图 1-进气道；2-压气机；3-燃烧室；4-涡轮； 5-风扇；6-尾喷管
1.3 发动机的典型结构
压气机转子叶片的几种安装方法
1.4 航空器结构与受载特点
结构特点：
第8章 金属在自然环境中的腐蚀
8.1 大气腐蚀 8.4 微生物腐蚀
8.1 大气腐蚀
8.1.1 现象： 在大气环境下的化学或电化学反应引起的金属材料及其制品 的变质或破坏称为大气腐蚀。 飞机腐蚀实为水膜下的大气电化学腐蚀。 纯净的大气：氮气（75%）、氧气（23%）、水分和少量惰 性气体（Ar、He、Xe、Ne、Kr）等。 污染介质：SO2、SO3、H2 、Cl2、HCl 、NO、NO2、NH3、 HNO3 、CO、CO2 、 NaCl、CaCO3 、氧化物、粉煤灰 等。 湿度是影响大气腐蚀的重要因素。
按膜的导电性分类的氧化膜：
（1）金属离子过剩型氧化物 （n型半导体氧化物—自由电子导电） ZnO、CdO、BeO、Fe2O3、Al2O3、 SiO2、PbO2、V2O5、MoO3、WO3、 CdS、Cr2S3、TiS2 （2）金属离子不足型氧化物 （p型半导体氧化物—空穴导电） NiO、FeO、Cu2O、CoO、MnO、 Cr2O3、Ag2O、Cu2S、SnS、Ag2S
Fe3C + 2H2 →3Fe +CH4
9.6.3 防护方法
（1）除去腐蚀介质； （2）选用耐热合金 （3）使用高温防护涂层
9.7 金属材料的热腐蚀
9.7.1 热腐蚀现象：
热腐蚀：是燃气蜗轮热端部件等在高温工作 时与其表面沉积物质 ( 如 Na2SO4 、 K2SO4 、 V2O5等)相互作用而发生的一种高温腐蚀现象。 热腐蚀使得防护性的氧化物破坏，形成一层 疏松的、无保护性的氧化物，加速基体氧化过 程的进行，造成灾难性氧化。 热腐蚀在600～1000℃内表现剧烈。 根据相对腐蚀率与温度的关系，可将热蚀分 为两类： （1）低温热腐腐蚀：600～850℃； （2）高温热腐蚀：＞850℃
Zn及合金390℃、1个大气压氧化结果
(1) Zn:
抛物线常数 8×10-10 g2/cm4·h (2) Zn + 1.0(原子）% Li 抛物线常数 2×10-7 (3) Zn+0.4（原子）%Al
抛物线常数 1×10-11
（3）NiO中加入低价金属离子Li+ 取代正常晶格上的Ni++，电中性驱使 正离子空位减少，Ni+++增多， Ni++
9.5.1 Hauffe-Wagner理论
（1）耐热合金：在高温下具有足够的高温强度（热强 度）和热稳定性（抗高温腐蚀），亦称高温合金。 （2）合金化原则：保证合金表面在氧化过程中能生成保 护性好的氧化膜。 （3） Hauffe-Wagner理论 前提(实际)：实际的氧化物均不是严格化学比的化 合物，要么金属离子过剩，要么氧离子过剩（或金 属离子不足）。