腐蚀电化学(王凤平)(第二版)

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王凤平,敬和民,辛春梅 著
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  • 电化学
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  • 工程材料
  • 王凤平
  • 腐蚀电化学
  • 第二版
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出版社: 化学工业出版社
ISBN:9787122301130
版次:2
商品编码:12228016
包装:平装
开本:16开
出版时间:2017-09-01
用纸:胶版纸
页数:316
字数:518000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《腐蚀电化学(第二版)》以金属材料的电化学腐蚀与防护为主要内容,共分为三篇:第一篇讲述腐蚀电化学原理,内容包括:金属腐蚀的基本概念、腐蚀过程热力学、电化学腐蚀动力学、电化学腐蚀的阴极过程、金属的钝化、金属的局部腐蚀、金属在自然环境中的腐蚀等;第二篇主要介绍腐蚀电化学测试方法,主要内容包括:腐蚀电化学测量基础、稳态极化曲线测量及电化学阻抗谱方法等。第三篇为腐蚀电化学原理的应用,即材料保护技术,主要介绍缓蚀剂的腐蚀电化学、金属的电化学保护、电镀等。同时每章后所附的“科学视野”和“科学家简介”扩大了读者的知识面增加了阅读本书的趣味性。
  《腐蚀电化学(第二版)》可作为高等院校应用化学、材料学等专业《腐蚀电化学》或《金属腐蚀与防护》课程的教材,也可作为高等学校化工、机械、冶金方面有关专业开设相关课程的参考书,也可供有关专业的研究生或工程技术人员参考。

作者简介

王凤平,辽宁师范大学化学化工学院,教授,辽宁师范大学化学化工学院教授,硕士生导师。 辽宁省高校"分子与功能材料"重点实验室成员;辽宁省高等学校创新团队(功能分子和材料设计模拟研制)成员;《The Open Corrosion Journal》期刊编委会成员(Editorial Board Member);大连市化学化工学会理事。

目录

绪论1
0.1材料的分类1
0.2金属腐蚀与社会发展2
0.3腐蚀电化学科学发展简史3
【科学视野】金属腐蚀与化学的关系5
【科学家简介】荣获2016年度诺贝尔化学奖科学家7
第一篇腐蚀电化学原理
第1章金属腐蚀的基本概念10
1.1金属腐蚀的定义10
1.2金属腐蚀的分类10
1.2.1按腐蚀机理分类10
1.2.2按腐蚀温度分类12
1.2.3按腐蚀环境分类12
1.2.4按腐蚀的破坏形式分类12
1.3金属腐蚀速率的表示法12
1.3.1重量法13
1.3.2深度法13
1.3.3电流密度指标14
1.4金属耐蚀性评定15
【科学视野】世界腐蚀日倡议:关注腐蚀,保护人类家园16
【科学家简介】杰出的腐蚀科学家:赫伯特·尤利格17
思考练习题17
第2章腐蚀过程热力学19
2.1腐蚀原电池的概念19
2.1.1腐蚀电池及其工作历程19
2.1.2腐蚀电池的类型20
2.1.3电化学腐蚀的次生过程22
2.2平衡电极电位和非平衡电极电位23
2.2.1电极电位产生的原因23
2.2.2平衡电极电位23
2.2.3非平衡电位24
2.3金属电化学腐蚀倾向的判断26
2.4电位-pH图27
2.4.1H2O的电位-pH图27
2.4.2Fe的电位-pH图的原理28
2.4.3Fe-H2O体系电位-pH图的绘制29
2.4.4Fe-H2O体系电位-pH图在腐蚀控制中的应用31
2.4.5理论电位-pH图的局限性32
【科学视野】国际腐蚀大会33
【科学家简介】杰出的电化学家和腐蚀科学家M.布拜35
思考练习题37
第3章电化学腐蚀动力学39
3.1电化学反应速率39
3.1.1电极过程39
3.1.2电极反应速率40
3.1.3交换电流密度40
3.2极化作用42
3.2.1腐蚀电池的极化现象42
3.2.2极化原因及类型42
3.2.3过电位43
3.3单电极电化学极化方程式44
3.3.1改变电极电位对电化学步骤活化能的影响44
3.3.2单电极电化学极化方程式45
3.4浓差极化48
3.4.1液相传质的三种方式48
3.4.2理想情况的稳态扩散过程50
3.4.3浓差极化公式与极化曲线51
3.5电化学极化和浓差极化同时存在的极化曲线52
3.6瓦格纳混合电位理论53
3.6.1共轭体系53
3.6.2腐蚀电位54
3.7活化极化控制的腐蚀体系55
3.7.1影响腐蚀速率的电化学参数55
3.7.2影响腐蚀电位的电化学参数57
3.8腐蚀金属电极的极化行为57
3.8.1外加极化电流与腐蚀金属电极的极化57
3.8.2腐蚀金属电极极化曲线方程式58
3.9极化曲线61
3.9.1理想极化曲线与实测极化曲线62
3.9.2极化曲线在腐蚀研究中的重要意义63
3.10测定金属腐蚀速率的电化学方法63
3.10.1强极化区的Tafel直线外推法63
3.10.2微极化区的线性极化法64
3.10.3弱极化区的三点法65
3.11伊文斯腐蚀极化图及应用67
3.11.1腐蚀极化图的概念67
3.11.2腐蚀极化图的应用68
【科学视野】能源、材料领域的电化学研究进展69
【科学家简介】国际著名电化学家:阿伦.J.巴德70
思考练习题71
第4章电化学腐蚀的阴极过程73
4.1阴极去极化反应的几种类型73
4.2析氢腐蚀74
4.2.1析氢腐蚀的必要条件74
4.2.2析氢腐蚀的基本步骤74
4.2.3析氢腐蚀的阴极极化曲线与析氢过电位75
4.2.4析氢腐蚀的控制77
4.2.5减小析氢腐蚀的途径79
4.3吸氧腐蚀79
4.3.1吸氧腐蚀的必要条件与特征79
4.3.2氧去极化过程的基本步骤80
4.3.3氧还原过程中阴极极化曲线82
4.3.4吸氧腐蚀的控制83
4.3.5影响吸氧腐蚀的因素85
4.3.6析氢腐蚀与吸氧腐蚀的简单比较87
【科学视野】酸雨的危害87
【科学家简介】腐蚀科学的奠基人:U.R.伊文斯89
思考练习题90
第5章金属的钝化91
5.1金属的钝化现象91
5.1.1金属钝化的两种方式——化学钝化与电化学钝化91
5.1.2金属钝化的阳极极化曲线93
5.1.3金属钝态的稳定性——佛莱德电位94
5.2金属的自钝化96
5.3金属钝化理论98
5.3.1成相膜理论98
5.3.2吸附理论99
5.4影响金属钝化的因素101
5.4.1合金成分的影响101
5.4.2钝化介质的影响102
5.4.3温度的影响103
5.5钝化膜破坏引起的腐蚀103
5.5.1过钝化103
5.5.2活性离子对钝化膜的破坏104
【科学视野】不锈钢的出现105
【科学家简介】著名材料科学家:李薰105
思考练习题107
第6章金属的局部腐蚀108
6.1局部腐蚀概述108
6.2小孔腐蚀110
6.2.1孔蚀的概念110
6.2.2孔蚀发生的机理111
6.2.3孔蚀的影响因素113
6.2.4孔蚀的防护措施114
6.3缝隙腐蚀115
6.3.1缝隙腐蚀的概念115
6.3.2缝隙腐蚀机理116
6.3.3缝隙腐蚀与孔蚀的比较117
6.3.4缝隙腐蚀的影响因素117
6.3.5缝隙腐蚀的防护措施118
6.4电偶腐蚀119
6.4.1电偶腐蚀的概念119
6.4.2电偶腐蚀的原理119
6.4.3差数效应121
6.4.4电偶腐蚀的影响因素121
6.4.5控制电偶腐蚀的措施125
6.5晶间腐蚀125
6.5.1晶间腐蚀的形态及产生条件125
6.5.2晶间腐蚀机理126
6.5.3晶间腐蚀的防护措施128
【科学视野】拯救自由女神像128
【科学家简介】腐蚀专家M.G.方坦纳130
思考练习题131
第7章金属在自然环境中的腐蚀133
7.1大气腐蚀133
7.1.1大气腐蚀的分类及特点134
7.1.2大气腐蚀机理135
7.1.3大气腐蚀的主要影响因素138
7.1.4防止大气腐蚀的措施142
7.2海水腐蚀143
7.2.1海水腐蚀区域的划分144
7.2.2海水的性质及对金属腐蚀的影响145
7.2.3海水腐蚀的电化学特征147
7.2.4海水腐蚀的防护措施148
7.3土壤腐蚀150
7.3.1土壤的组成和性质150
7.3.2土壤腐蚀的电化学特征152
7.3.3土壤腐蚀常见的几种形式153
7.3.4土壤腐蚀的防护技术156
7.4钢筋混凝土腐蚀157
7.4.1钢筋混凝土腐蚀机理157
7.4.2钢筋混凝土结构的腐蚀防护159
【科学视野】中国工业与自然环境腐蚀调查160
【科学家简介】当代金属腐蚀与防护专家:柯伟院士163
思考练习题163
第二篇腐蚀电化学测试方法
第8章腐蚀电化学测量基础166
8.1腐蚀电化学测量概述166
8.1.1腐蚀电化学测量的特点166
8.1.2腐蚀电化学研究方法的类型167
8.1.3腐蚀电化学研究方法发展167
8.2电极电位的测量168
8.2.1电位测量技术168
8.2.2腐蚀电化学测量系统的组成169
8.3电极系统170
8.3.1研究电极及其制备170
8.3.2辅助电极及其作用172
8.3.3参比电极172
8.3.4Ag/AgCl微参比电极174
8.4电解池及其应用175
8.4.1电解池材料175
8.4.2电解池的设计与应用176
8.4.3几种常用的电解池178
8.5电化学测量仪器179
8.5.1恒电位仪工作原理179
8.5.2恒电位仪的电路组成180
8.5.3恒电位仪使用方法182
8.5.4电化学工作站简介183
8.6电化学实验前的准备184
8.6.1二次蒸馏水的制备184
8.6.2氢气和氮气的净化185
8.6.3镀铂黑的方法186
【科学视野】石英晶体微天平及其在大气腐蚀研究中的应用186
【科学家简介】中国最年轻的中科院院士:卢柯院士189
思考练习题190
第9章稳态极化曲线测量192
9.1稳态192
9.1.1稳态的概念192
9.1.2稳态测量方法的特点193
9.2稳态极化曲线测量193
9.2.1自变量控制方式193
9.2.2控制电流法和控制电位法的选择194
9.2.3自变量的给定方式194
9.3慢扫描法测定稳态极化曲线196
9.3.1动电位扫描法196
9.3.2线性电流扫描法197
9.4稳态极化测量在腐蚀电化学研究中的应用197
9.4.1金属腐蚀机理的研究197
9.4.2金属腐蚀速度的极化测量198
9.4.3金属局部腐蚀的研究——动电位法测定孔蚀特征电位202
9.4.4金属钝态及其影响因素的研究203
【科学视野】电化学极化过程实验数据处理分析的研究204
【科学家简介】燃料电池专家:衣宝廉院士208
思考练习题210
第10章电化学阻抗谱方法211
10.1引言211
10.1.1阻抗的概念211
10.1.2交流阻抗的复数表示212
10.1.3电化学阻抗谱的种类214
10.1.4电化学系统的等效电路214
10.1.5电化学交流阻抗法的特点216
10.2电化学控制引起的阻抗217
10.2.1电化学极化下交流阻抗法测定Rl、Rct和Cd217
10.2.2电荷传递控制的腐蚀体系220
10.3扩散控制引起的阻抗220
10.3.1交流电极化引起的表面浓度的波动220
10.3.2浓差极化时可逆电极反应的法拉第阻抗221
10.3.3浓差极化时腐蚀电极反应的法拉第阻抗222
10.4电化学阻抗的测量223
10.4.1电化学阻抗测试的特点223
10.4.2电化学阻抗的测试224
10.4.3频率域的测量技术224
10.4.4时间域的测量技术225
10.5电化学阻抗谱的数据处理与解析226
【科学视野】电化学原位实验技术228
【科学家简介】腐蚀电化学专家:曹楚南院士230
思考练习题232
第三篇金属的电化学防护技术
第11章缓蚀剂236
11.1概述236
11.1.1缓蚀剂的定义236
11.1.2缓蚀剂分子的结构特征236
11.1.3缓蚀剂的技术特性237
11.2缓蚀剂的分类238
11.2.1按化学成分分类238
11.2.2按作用机理分类238
11.2.3按缓蚀剂所形成的保护膜特征分类238
11.2.4按物理状态分类239
11.2.5按用途分类240
11.3缓蚀剂的作用机理240
11.3.1缓蚀剂的电化学机理240
11.3.2缓蚀剂的物理化学机理242
11.3.3缓蚀剂的协同作用245
11.4缓蚀作用的影响因素246
11.4.1介质流速的影响246
11.4.2温度的影响246
11.4.3缓蚀剂浓度的影响247
11.5缓蚀剂的测试评定及研究方法247
11.5.1实验室中缓蚀剂性能测试247
11.5.2现场条件下缓蚀剂性能测试250
11.6缓蚀剂的应用252
11.6.1在石油与化学工业中的应用252
11.6.2在化学清洗中的应用253
11.6.3在冷却水系统中的应用255
11.6.4在大气腐蚀中的应用255
【科学视野】自组装膜技术在金属防腐蚀中的应用256
【科学家简介】海洋腐蚀权威:弗朗西斯.L.拉克258
思考练习题260
第12章电化学保护法261
12.1阴极保护法261
12.1.1阴极保护的基本原理261
12.1.2阴极保护的基本控制参数263
12.1.3外加电流阴极保护法265
12.1.4牺牲阳极保护法271
12.1.5阴极保护的应用范围273
12.2阳极保护法273
12.2.1阳极保护的基本原理274
12.2.2阳极保护的主要参数275
12.2.3阳极保护参数的测定280
12.2.4阳极保护应用及实例280
【科学视野】阴极保护也有一段奇特的历史281
【科学家简介】金属腐蚀和阴极保护专家:哈维汉克283
思考练习题284
第13章电镀285
13.1电镀概述285
13.1.1电镀的定义285
13.1.2电镀的目的285
13.1.3镀层的分类285
13.1.4合格镀层的条件286
13.1.5电镀液的组成及功能286
13.2电镀的基本原理287
13.2.1电镀的阴极过程——电沉积过程287
13.2.2电镀的阳极过程289
13.2.3电流效率290
13.3影响电镀质量的因素291
13.3.1电镀溶液的影响291
13.3.2工艺因素的影响292
13.4电镀液的性能293
13.4.1镀液的均镀能力和深镀能力293
13.4.2电镀时阴极上电流的分布294
13.4.3最佳电流密度及均镀能力的测定方法296
13.4.4提高镀液均镀能力的机械措施297
13.5常用镀层举例298
13.5.1电镀锌298
13.5.2电镀铜300
13.6电镀工艺过程中的镀前预处理和镀后处理303
【科学视野】鲜花电镀技术304
【科学家简介】电化学专家:屠振密教授306
思考练习题307
附录308
附录1一些物理化学常数(IUPAC 1988推荐值)308
附录2几种气体在水中的溶解度[在标准状况下1cm3水中溶解气体的体积(cm3)]308
附录3甘汞电极相对标准氢电极的电极电位308
附录4线性极化技术中B的文献值(摘录)309
附录5水的饱和蒸气压309
附录6酸性溶液中的标准电极电位E�� (298K)310
附录7碱性溶液中的标准电极电位E��(298K)312
附录8清除各种金属腐蚀产物的化学方法313
参考文献314
主题索引315

前言/序言

本书的全部内容建立在三个重要的基础上,第一,作者多年为应用化学专业本科生及研究生讲授《金属腐蚀与防护》、《金属腐蚀与防护实验》等必修课,积累了丰富的教学经验;第二,作者对现有金属腐蚀与防护科学成就进行了整理与总结;第三,作者及同事多年从事金属腐蚀与防护的研究,积累了一些科研成果。所以,本书适合从事金属腐蚀与防护以及与此有关的本科生和研究生学习腐蚀电化学理论及其研究方法,并将这些理论应用于实际。
本书具有如下几个特色。
(1)指导思想上
在选材和内容的编排上突出电化学腐蚀理论,但任何理论的发展都与实践紧密相连,离不开仪器的测试,所以本书不同于将金属腐蚀与防护都面面俱到的《金属腐蚀学》,而是将腐蚀电化学理论与腐蚀电化学测试紧密结合起来。另一个特点是突出了与腐蚀电化学知识有关的防护技术,旨在使读者清楚如何利用学到的腐蚀电化学知识为工农业生产服务,培养读者理论联系实际的能力。同时在编写中突出物理概念,尽量避免烦琐和不必要的数学推导,在保持全书系统和重点的前提下,充分考虑了相关知识的衔接和知识面的拓宽,对一些次要和不相关的内容作了大量的删减,使本教材既可以作为应用化学专业本科生的必修课程用书,也可以作为有关专业的研究生教学用书及相关人员的参考书。
(2)内容体系上
本书系统地、深入浅出地论述了腐蚀电化学的基本原理、主要研究方法以及腐蚀电化学理论在工业中的主要应用,内容上专注于金属的电化学腐蚀与防护,既考虑了腐蚀电化学的基础知识与腐蚀电化学研究及测试的统一,也考虑了腐蚀电化学的理论与应用的统一。同时为扩大读者的知识面,增加本书的趣味性和可读性,配合主干内容在“科学视野”部分精选了部分院士及专家学者的一些最新研究成果、科学展望、学科发展、科普常识等内容。为帮助读者树立正确的科学观,培养读者的人文素质,在每章最后介绍本领域著名的科学家业绩,以科学家事迹启迪人生。
(3)编排顺序上
全书以金属材料的电化学腐蚀与防护为主要内容,分为三篇:第一篇为腐蚀电化学原理,主要讲授金属腐蚀的热力学、金属腐蚀的动力学、电化学腐蚀的阴极过程、金属的钝化、金属的局部腐蚀、金属在自然环境中的腐蚀等;第二篇为腐蚀电化学测试方法,包括腐蚀电化学测量基础、稳态极化曲线测量及电化学阻抗谱方法等;第三篇为腐蚀电化学原理的应用,即材料保护技术,主要介绍缓蚀剂的腐蚀电化学、金属的电化学保护、电镀等。
(4)深度和广度上
本书的主要读者对象是应用化学专业没有系统深入学习过基础电化学的本科生,同时兼顾到腐蚀电化学专业的研究生,因此在深度上具有阶梯式特点,有些比较难的章节(如第10章电化学阻抗谱方法)本科生可以不讲或选讲,而作为研究生的必学内容。同时有些内容适合有关的科研人员参考。
为便于读者深入思考所学的内容,巩固所学的知识,加深对知识的理解,每章后有一定数量的紧紧围绕主干和重点内容的思考题和计算题。
学习好腐蚀电化学基本原理离不开与此密切联系的实践活动,希望读者在学习的同时多参加实验室的实践活动,使读者对金属材料腐蚀过程的基本原理和防护技术有更深刻的理解和掌握,为从事金属材料腐蚀与防护方面的工作或研究奠定扎实的基础。《腐蚀电化学》是一门以电化学为基础,涉及材料科学、物理化学、表面科学等学科的交叉性、综合性学科,同时又是一门实践性很强的专业课。目前该书的姊妹书《金属腐蚀与防护实验》已于2015年由化学工业出版社出版发行,有兴趣的读者可以参阅。
对本书做出贡献的专家学者有:王凤平教授主要完成第2、3、4、5、6、7章,习题及附录的编写;敬和民副教授主要完成第1、10、11、12、13章的编写;辛春梅教授主要完成第8、9章的编写。湖南大学化学化工学院余刚教授在百忙中为本书提出了许多宝贵的意见和建议。与此同时,作者还参考了国内外大量的专著、文献以及本书作者的部分研究成果,一并列在参考文献中。王晓丹、刘丹、朱梦思、张航、姜鼎、郭亦菲等担任本书部分文字的输入和图表绘制。作者向所有为本书做出贡献的同仁表示衷心的感谢。全书最后由王凤平润色和定稿。
由于编者水平有限,书中缺点疏漏在所难免,如蒙指正,不胜感激(wang_fp@sohu.com)。

编著者
2017年5月于大连
现代材料科学中的前沿研究:材料失效分析与防护策略 第一章:材料失效的微观机制与宏观表现 1.1 材料失效的本质:能量与结构的不稳定性 本章深入探讨材料失效的物理化学本质。材料在服役过程中,其内部微观结构(晶界、位错、析出相等)与外部环境(应力、温度、腐蚀介质)相互作用,导致系统能量升高并趋向更稳定的低能状态,这一过程即为失效。我们重点分析了热力学驱动力和动力学限制在材料损伤积累中的作用。 1.2 常见的失效模式分类与判据 详细区分了机械失效(如疲劳、蠕变、脆性断裂)与环境诱导失效(如腐蚀、氧化、应力腐蚀开裂)。引入了关键的失效判据,如断裂韧性指标 $ ext{K}_{ ext{Ic}}$、疲劳极限 $ ext{S}- ext{N}$ 曲线的构建,以及腐蚀速率的量化评估方法(如失重法、电化学极化法)。 1.3 微观形貌分析技术在失效诊断中的应用 介绍了扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)在断口分析和相界研究中的应用。重点解析了二次电子像、背散射电子像如何揭示材料的微观裂纹萌生、扩展路径以及腐蚀产物的形态特征。拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)被用于识别表面化学成分和氧化态,为确定失效环境和机理提供关键证据。 第二章:环境影响下的材料降解动力学 2.1 腐蚀的电化学基础与区域效应 本章聚焦于电化学腐蚀过程,阐述了阳极溶解与阴极反应的耦合机制。详细分析了腐蚀体系中的多电极/多相界面问题,包括局部电池的形成、浓差极化与活化极化对腐蚀速率的控制作用。引入了 Butler-Volmer 方程在描述过电位与电流密度关系中的应用。 2.2 应力与环境协同作用:应力腐蚀开裂(SCC) SCC 被视为最危险的失效模式之一。我们系统研究了 SCC 的三要素:敏感材料、特定环境和拉伸应力。通过慢应变速率拉伸试验(SSRT),探究了裂纹扩展的“化学助推模型”与“电化学溶解模型”的适用性。针对不同合金系(如奥氏体不锈钢、铝合金)的 SCC 敏感性进行了详细对比分析。 2.3 高温氧化与热腐蚀:高温环境下的动力学控制 在航空航天和能源领域,高温氧化是主要挑战。本章详细讨论了高熵合金和镍基高温合金在氧化性、硫化性气氛下的氧化膜生长动力学,包括抛物线规律和线性规律。重点分析了“酸性熔盐”导致的熔盐腐蚀(热腐蚀)机理,以及形成高温保护性氧化物(如 $ ext{Cr}_2 ext{O}_3$, $ ext{Al}_2 ext{O}_3$)的条件。 2.4 介质侵蚀与冲刷磨损:流体动力学与材料的耦合 针对化工、石油管道系统,研究了高速流体带来的冲刷(Erosion)和腐蚀(Corrosion)的协同作用。通过量化冲刷角度、流速和固体颗粒浓度对材料侵蚀速率的影响,建立了耦合腐蚀-冲刷的损伤模型。 第三章:先进材料的服役性能与抗失效设计 3.1 新型结构材料的抗腐蚀性能评价 系统评估了近年来开发的先进材料,如高熵合金(HEAs)、梯度材料以及纳米晶材料在极端环境下的性能。重点关注 HEAs 中元素随机性对局部腐蚀(点蚀、缝隙腐蚀)的抑制作用,以及界面工程对材料整体稳定性的提升。 3.2 表面工程技术:构建主动防护屏障 详细介绍了多种表面改性技术在提高耐磨损和耐腐蚀性能方面的应用。包括: 热喷涂与堆焊: 陶瓷涂层(如 $ ext{ZrO}_2$)和硬质合金涂层在耐高温和抗冲刷方面的应用。 化学气相沉积(CVD)/物理气相沉积(PVD): 氮化物、碳化物等薄膜的致密性和内应力控制对提高耐环境性能的影响。 热扩散涂层: 如渗铝、渗铬,通过基体合金的元素富集,形成稳定的氧化物保护层。 3.3 缓蚀剂与缓蚀体系的设计原理 本章侧重于化学防护方法。分类介绍了有机缓蚀剂、无机缓蚀剂和混合缓蚀剂的作用机理,包括它们在金属表面的物理吸附(静电作用)和化学吸附(形成配位键)过程。重点讨论了缓蚀剂效率的电化学评估,以及在特定酸洗、油气田环境中的应用配方优化。 第四章:腐蚀监测、寿命预测与智能防护 4.1 在役腐蚀状态的实时在线监测技术 阐述了从实验室到工业现场的腐蚀监测手段的演进。详细介绍了电化学噪声(EN)、线性极化电阻(LPR)技术在连续监测腐蚀速率和裂纹萌生方面的精确性。此外,还讨论了超声波检测(UT)与声发射(AE)技术在疲劳和 SCC 过程中的早期损伤识别能力。 4.2 腐蚀寿命的统计学预测模型 引入概率分析方法(如 Weibull 分布)来处理材料失效的随机性。构建了基于加速腐蚀试验数据的外推模型,用于预测材料在实际服役条件下的剩余寿命(RUL)。讨论了环境因子、温度和应力载荷在寿命预测模型中的权重分配。 4.3 阴极保护与牺牲阳极技术的高效应用 系统梳理了阴极保护技术在海洋工程、地下管道中的应用。对比了牺牲阳极(牺牲块的材料选择与极化电流密度计算)和外加电流保护(整流器、参比电极的布置与电流密度调控)的优缺点。重点分析了土壤电阻率和杂散电流对阴极保护效率的影响。 4.4 智能与自修复材料的未来方向 展望了材料防护的前沿领域,包括引入自修复聚合物涂层和“智能”缓蚀剂的释放系统。研究了将传感器网络集成到关键结构中,实现“损伤前预警”的智能结构健康监测(SHM)系统。 --- 本书特色: 本书内容紧密结合工程实际案例,强调从微观机制到宏观失效过程的完整分析链条。通过引入最新的材料失效案例和前沿的防护技术,为工程师和研究人员提供了全面、深入的材料失效控制和寿命管理工具箱。全书数据详实,图表丰富,是理解和解决现代工业环境中材料服役难题的必备参考资料。

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作为一名初涉电化学领域的研究生,我发现这本书在基础理论的阐述上做到了前所未有的通透和深入。它并非简单地罗列定义和公式,而是着重于解释“为什么是这样”的内在机理。比如,在讲解双电层结构时,作者没有满足于库仑相互作用的简单描述,而是引入了溶剂分子极化、离子溶剂化效应等更深层次的视角,使得原本抽象的界面现象变得立体起来。更值得称道的是,它对经典理论的批判性继承,不仅展示了成熟理论的强大,也指出了它们在特定条件下的局限性,这为我们后续进行创新性研究提供了重要的思维起点和警示。阅读过程中,我常常停下来思考,这本书仿佛是一位经验极其丰富的导师,在不厌其烦地引导你从表象深入本质,这种循序渐进、层层递进的讲解方式,极大地提高了我的理解效率和对学科的整体把握能力。

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我是一位在职工程师,主要负责金属防腐蚀项目的技术攻关,这次翻阅这本书,主要是想系统性地梳理一下前沿的电化学腐蚀控制策略。这本书的实用性体现得淋漓尽致,它不仅仅停留在基础的法拉第定律层面,而是大量穿插了实际工程案例的分析和模拟数据。特别是关于缓蚀剂作用机理的章节,它细致地剖析了不同类型缓蚀剂分子在金属表面的吸附动力学和热力学规律,并结合了交流阻抗谱(EIS)等现代测试技术的实际谱图进行解读。这对于我将实验室研究成果快速转化为生产力至关重要。书中的案例往往能直接对应到我们工作中遇到的实际难题,例如特定酸洗液中的腐蚀问题,提供的解决方案不仅仅是结论,更是一套完整的分析框架,这让我感到手中的知识是如此“落地”,可以直接用于指导现场操作和决策制定。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮,封面采用了深沉的蓝色调,搭配着细腻的金属质感字体,立刻就给人一种专业、严谨的学术氛围感。翻开内页,纸张的质地非常考究,触感平滑,油墨印刷清晰锐利,即便是长时间阅读,眼睛也不会感到明显的疲劳。排版布局上,作者和出版社显然下了不少功夫,图表清晰明了,公式推导的步骤详尽且逻辑性极强,让人在学习复杂理论时,能够轻松跟上思路的脉络。特别是那些示意图,它们的绘制精度非常高,无论是微观的晶格结构还是宏观的电化学池模型,都栩栩如生地呈现出来,极大地辅助了抽象概念的理解。光是阅读这本书的实体,就能感受到一股扎实的学术底蕴和对细节的极致追求,这对于我们这些需要经常查阅和深入研究专业书籍的人来说,无疑是一种极佳的阅读体验的保障,远非那些轻飘飘的电子版可以比拟。

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坦白说,这本书的阅读难度相当高,对于非化学或材料背景的读者来说,可能需要花费极大的耐心和额外的参考资料辅助。它的深度和广度都超出了普通教材的范畴,更像是一本面向专业研究人员的“工具书”与“思想源泉”的结合体。作者对文献的引用非常精准和广泛,每一个重要论断背后都有坚实的实验数据支撑,这使得全书的论证逻辑坚不可摧,但也意味着读者必须具备一定的专业知识储备才能完全消化其内容。比如,涉及到量子化学计算在电化学反应中的应用部分,内容涉及到了大量的数学模型和计算方法,对于初学者来说,这部分内容无疑是一道巨大的门槛。然而,也正是这种不妥协的深度,保证了其在学术界的权威性,它迫使你不断挑战自己的知识边界,去追求更精确、更本质的认识。

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这本书带给我的最大震撼,在于它对“动态过程”的精准捕捉和描述能力。电化学现象的迷人之处就在于其瞬态响应和时间依赖性,而这本书完美地捕捉了这种“变化之美”。作者在描述极化曲线的演变时,不仅仅是展示最终稳态的结果,而是深入探讨了从外加电位变化到电流响应之间复杂的弛豫过程,包括浓差极化、活化极化在不同时间尺度上的贡献比例。这种对时间维度的精细刻画,使得理解电化学反应的速率控制步骤变得更为直观。它成功地将电化学从静态的平衡理论中解放出来,赋予了它动态、鲜活的生命力。阅读完后,我感觉自己看世界的角度都发生了变化,开始习惯性地从速率、通量和时间常数的角度去审视一切的物理化学过程,这无疑是一次思维模式的升级。

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