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绪论1

第一篇 金属大气腐蚀研究进展7

第1章 金属大气腐蚀过程与机理7

1.1金属大气腐蚀的基本条件7

1.2金属大气腐蚀的过程与机理8

1.2.1大气腐蚀初期的腐蚀机理9

1.2.2金属表面形成锈层后的大气腐蚀机理10

1.2.3金属大气腐蚀规律的研究11

1.2.4大气腐蚀产物的研究11

1.3影响金属大气环境腐蚀性的主要因素12

1.3.1大气相对湿度的影响13

1.3.2温度和温差的影响13

1.3.3空气中腐蚀性气体和固体颗粒的影响13

第2章 金属大气腐蚀试验研究方法14

2.1现场暴露试验方法14

2.2室内加速试验方法15

2.2.1湿热试验15

2.2.2盐雾试验15

2.2.3周期喷雾复合腐蚀试验15

2.2.4周期浸润复合循环试验16

2.2.5多因子循环复合腐蚀试验16

2.3大气腐蚀电化学研究与表面观察方法17

2.3.1大气腐蚀监测电池ACM仪17

2.3.2Kelvin探头参比电极技术18

2.4大气腐蚀原位动态实时监测19

2.5表面分析方法21

2.5.1环境扫描电镜、环境扫描隧道显微镜和原子力显微镜21

2.5.2红外吸收光谱和拉曼光谱21

第3章 金属大气腐蚀中液滴腐蚀现象的研究方法进展22

3.1经典盐水滴试验22

3.2体视显微镜和扫描显微镜研究液滴现象23

3.3Kelvin探头结合显微镜技术研究液滴现象24

3.4AFM研究液滴现象28

3.5SPFM和EIS方法研究液滴现象的进展29

第4章 金属在污染大气环境中初期腐蚀行为和机理研究进展30

4.1钢铁30

4.2锌31

4.3铜及铜合金32

4.4镁及镁合金33

4.5铝及铝合金33

第5章 金属大气腐蚀理论分析研究进展35

5.1气相区域36

5.2气-液界面区域36

5.3液相区域37

5.4沉淀区域38

5.5电极区域38

5.6固相区域39

第二篇 金属在模拟大气环境中的初期腐蚀行为与机理43

第6章 纯铁和碳钢在模拟大气环境中的初期腐蚀行为与机理43

6.1模拟潮湿和湿热大气环境中初期腐蚀行为43

6.1.1腐蚀动力学44

6.1.2初期腐蚀行为观察45

6.1.3腐蚀产物形貌分析50

6.1.4腐蚀产物分析50

6.1.5腐蚀产物初期生长规律54

6.2Q235碳钢大气腐蚀初期机理55

小结58

第7章 耐候钢在模拟大气环境中的腐蚀初期行为与机理59

7.109CuPCrNi耐候钢在模拟大气环境中的腐蚀初期行为59

7.1.1腐蚀动力学60

7.1.2初期腐蚀行为观察61

7.1.3腐蚀产物分析65

7.2 09CuPCrNi耐候钢周期浸润腐蚀加速试验腐蚀行为68

7.2.1 09CuPCrNi耐候钢周期浸润腐蚀加速试验腐蚀形貌68

7.2.2 09CuPCrNi耐候钢锈层结构和腐蚀产物拉曼光谱分析70

7.2.3 09CuPCrNi耐候钢的锈层XRD分析72

7.3 09CuPCrNi耐候钢大气腐蚀初期机理73

7.3.1初期腐蚀机理73

7.3.2锈层形成和合金元素的作用74

小结75

第8章 铝及铝合金在模拟大气环境中的腐蚀初期行为与机理76

8.1铝及铝合金在0.6mol.L NaCl溶液中干湿周浸腐蚀行为76

8.1.1腐蚀动力学78

8.1.2腐蚀形貌78

8.1.3腐蚀产物分析80

8.1.4力学性能变化82

8.1.5电化学阻抗谱82

8.2铝及铝合金在0.02mol.L NaHSO3溶液中干湿周浸腐蚀行为83

8.2.1腐蚀动力学83

8.2.2腐蚀形貌观察84

8.2.3腐蚀产物分析85

8.2.4力学性能变化87

8.3铝及铝合金在周浸条件下的腐蚀机理87

8.3.1铝及铝合金在NaCl溶液中的周浸腐蚀机理87

8.3.2铝及铝合金在NaHSO3溶液中的周浸腐蚀反应机理88

小结89

第9章 镁合金在模拟大气环境中的腐蚀初期行为与机理90

9.1AZ91D镁合金在模拟大气环境中的初期腐蚀行为90

9.1.1腐蚀动力学91

9.1.2初期腐蚀行为观察91

9.1.3腐蚀产物分析91

9.2AZ91D镁合金在模拟大气环境中初期腐蚀机理93

9.2.1腐蚀产物形成机制93

9.2.2电化学反应机制93

小结94

第三篇 金属在单一污染因素大气环境中的腐蚀初期行为与机理99

第10章 碳钢和耐候钢在单一污染因素大气环境中的腐蚀初期行为与机理99

10.1碳钢和耐候钢在含SO2的大气模拟环境中的初期腐蚀行为99

10.1.1腐蚀动力学99

10.1.2初期腐蚀行为观察100

10.1.3腐蚀产物分析105

10.2含CO2大气模拟环境中碳钢和耐候钢初期大气腐蚀行为106

10.2.1腐蚀动力学106

10.2.2表面形貌分析107

10.2.3腐蚀产物分析109

10.3NaCl沉积对碳钢和耐候钢初期大气腐蚀过程的影响110

10.3.1初期腐蚀行为的观察110

10.3.2表面形貌观察111

10.3.3腐蚀产物分析113

10.4腐蚀机理分析113

10.4.1含SO2大气环境113

10.4.2含CO2大气环境116

10.4.3NaCl对碳钢和耐候钢初期大气腐蚀的影响117

小结118

第11章 铝及铝合金在单一污染因素大气环境中的腐蚀初期行为与机理119

11.1含SO2的大气模拟环境中铝及铝合金的初期腐蚀行为119

11.1.1腐蚀动力学119

11.1.2腐蚀行为观察120

11.1.3腐蚀产物分析123

11.2含CO2大气模拟环境中铝及铝合金初期大气腐蚀行为125

11.2.1腐蚀动力学125

11.2.2表面形貌观察125

11.2.3腐蚀产物分析128

11.3NaCl沉积对铝及铝合金初期大气腐蚀过程的影响128

11.3.1腐蚀动力学128

11.3.2表面形貌观察129

11.3.3腐蚀产物分析132

11.4腐蚀机理分析133

11.4.1铝及铝合金在50ppm SO2大气环境中的腐蚀机理133

11.4.2铝及铝合金在1％CO2大气环境中的腐蚀机制135

11.4.3NaCl对铝及铝合金大气腐蚀的影响135

小结136

第12章 镁合金在单一污染因素大气环境中的初期腐蚀行为与机理137

12.1含SO2的大气模拟环境中镁合金的初期腐蚀行为137

12.1.1腐蚀动力学137

12.1.2初期腐蚀行为观察138

12.1.3腐蚀产物分析141

12.2含CO2大气模拟环境中镁合金初期大气腐蚀行为143

12.2.1腐蚀动力学分析143

12.2.2腐蚀形貌的观察143

12.3NaCl沉积对镁合金初期大气腐蚀行为的影响145

12.3.1腐蚀微观形貌的观察145

12.3.2腐蚀产物分析147

12.4腐蚀机理分析147

12.4.1SO2大气环境148

12.4.2CO2大气环境149

12.4.3表面沉积NaCl环境150

小结150

第四篇 金属在污染物协同作用下初期大气腐蚀行为与机理153

第13章 碳钢在污染物协同作用下初期大气腐蚀行为与机理153

13.1Q235碳钢在SO2和CO2混合大气环境中的腐蚀初期行为153

13.1.1腐蚀动力学153

13.1.2初期腐蚀行为观察154

13.1.3腐蚀产物分析155

13.2沉积NaCl颗粒的Q235碳钢在污染气体协同作用下的腐蚀初期行为156

13.2.1腐蚀动力学156

13.2.2初期腐蚀行为观察157

13.2.3腐蚀产物分析158

13.3Q235碳钢在多种污染因素环境中大气腐蚀机理159

13.3.1SO2对碳钢初期大气腐蚀的影响159

13.3.2CO2对碳钢初期大气腐蚀的影响160

13.3.3SO2和CO2协同作用对碳钢初期大气腐蚀的影响160

13.3.4NaCl颗粒沉积对碳钢初期大气腐蚀的影响161

小结161

第14章 铝及铝合金在含多种污染因素大气中的腐蚀初期行为与机理163

14.1沉积NaCl的铝及铝合金在SO2大气环境中的腐蚀行为163

14.1.1腐蚀动力学163

14.1.2腐蚀形貌的观察164

14.1.3腐蚀产物分析166

14.2沉积NaCl的铝及铝合金在CO2大气环境中的腐蚀行为167

14.2.1腐蚀动力学167

14.2.2微观形貌观察167

14.2.3腐蚀产物分析170

14.3铝及铝合金在SO2和CO2混合大气环境中的腐蚀行为170

14.3.1腐蚀动力学170

14.3.2腐蚀形貌观察171

14.3.3腐蚀产物分析173

14.4沉积NaCl的铝及铝合金在SO2和CO2混合大气环境中的腐蚀行为174

14.4.1腐蚀动力学174

14.4.2腐蚀形貌观察175

14.4.3微观产物分析177

14.5铝及铝合金在多种污染因素环境中大气腐蚀机理178

14.5.1沉积NaCl的铝及铝合金在SO2大气环境中的腐蚀机理178

14.5.2沉积NaCl的铝及铝合金在CO2大气环境中的腐蚀机理180

小结180

第15章 镁合金在污染物协同作用下大气腐蚀初期行为与机理182

15.1AZ91D镁合金在SO2和CO2混合大气环境中的腐蚀初期行为182

15.1.1腐蚀动力学182

15.1.2初期腐蚀行为观察183

15.1.3腐蚀产物分析185

15.2沉积NaCl颗粒AZ91D镁合金在SO2和CO2混合大气环境中的腐蚀初期行为185

15.2.1腐蚀动力学185

15.2.2初期腐蚀行为观察186

15.2.3腐蚀产物分析187

15.3AZ91D镁合金在多种污染因素环境中大气腐蚀机理187

15.3.1SO2对镁合金初期大气腐蚀的影响188

15.3.2CO2对镁合金初期大气腐蚀的影响188

15.3.3沉积NaCl颗粒对镁合金初期大气腐蚀的影响189

15.3.4多种污染物协同作用189

小结190

第五篇 金属在自然大气环境中的腐蚀行为与室内试验相关性研究193

第16章 碳钢和耐候钢在湿热海洋环境下的腐蚀行为与室内试验的相关性193

16.1碳钢和耐候钢在西沙的室外曝晒结果193

16.1.1腐蚀形貌193

16.1.2腐蚀产物分析197

16.1.3腐蚀动力学199

16.2实验室模拟加速及室内外的相关性199

16.2.1腐蚀形貌200

16.2.2腐蚀产物分析201

16.2.3室内外腐蚀试验锈层截面与结构分析202

16.2.4室内外电化学特征分析205

16.2.5室内外腐蚀动力学的灰色分析206

小结207

第17章 铝及铝合金在自然大气环境中的腐蚀行为与室内试验相关性研究208

17.1铝及铝合金大气腐蚀室外曝晒结果208

17.1.1铝及铝合金在江津大气环境中的腐蚀行为208

17.1.2铝及铝合金在万宁大气环境中的腐蚀行为212

17.2模拟试验与户外暴露试验的相关性分析215

17.2.1不同试验方法的模拟性分析215

17.2.2依据腐蚀增重数据分析室内模拟试验与外场暴露试验的相关性215

小结218

第18章 镁合金在城市潮大气环境中的腐蚀初期行为与机理219

18.1镁合金大气腐蚀室外暴露试验结果219

18.1.1环境因素219

18.1.2试样腐蚀后表观形貌219

18.1.3试样腐蚀后的SEM分析220

18.1.4腐蚀产物分析222

18.2镁合金在北温带亚湿润区（潮大气）下的腐蚀初期过程和机理223

小结225

第六篇 金属大气腐蚀初期行为的微区观察与电化学研究229

第19章 钢和镁合金在SO2模拟大气环境中初期腐蚀行为的原子力显微镜观察229

19.1实验方法229

19.2碳钢和镁合金在SO2模拟大气环境中初期腐蚀行为的原子力显微镜观察230

19.2.1碳钢和耐候钢腐蚀形貌分析230

19.2.2镁合金腐蚀形貌分析234

19.3分析和讨论236

小结238

第20章 铝合金在薄液膜中的腐蚀电化学行为研究239

20.1铝合金7A04在NaCl薄液膜下的腐蚀行为239

20.1.1铝合金7A04在NaCl薄液膜下的阴极极化曲线239

20.1.2电化学阻抗谱研究241

20.2铝合金7A04在Na2 SO4薄液膜中的腐蚀行为250

20.2.1铝合金7A04在Na2 SO4薄液膜下的阴极极化曲线250

20.2.2电化学阻抗谱分析251

小结257

第21章 铝及铝合金大气腐蚀初期行为与机理的扫描电化学显微镜研究259

21.1铝及铝合金在模拟大气溶液中初期腐蚀行为的扫描电化学显微镜实验259

21.1.1铝及铝合金在0.6mol.L NaCl溶液中的SECM分析259

21.1.2铝及铝合金在1mol.L Na2SO4溶液（pH为5）中的SECM分析265

21.2铝及铝合金在溶液中的局部腐蚀机理270

小结273

第七篇 金属大气腐蚀初期行为的理论模型与计算机模拟277

第22章 金属大气腐蚀初期行为的热力学分析与动力学理论模型277

22.1金属材料大气腐蚀热力学分析280

22.2碳钢大气腐蚀初期过程的动力学分析281

22.2.1碳钢在潮大气腐蚀环境中的初期腐蚀281

22.2.2碳钢在湿大气腐蚀环境中的初期腐蚀283

22.2.3碳钢在污染大气环境中的初期腐蚀284

22.3镁合金大气腐蚀初期过程的动力学分析286

22.3.1无污染物条件下的电化学反应288

22.3.2污染气体存在对腐蚀过程的影响289

22.3.3表面的溶解反应292

22.3.4腐蚀产物的沉积以及对离子传输的影响294

22.3.5参数变化对控制步骤和总腐蚀速率的影响297

小结299

第23章 金属在湿大气环境下初期腐蚀行为的元胞自动机模拟300

23.1元胞自动机方法300

23.2元胞自动机在腐蚀模拟中的应用301

23.3金属在湿大气环境中腐蚀的元胞自动机模型302

23.4结果与讨论304

23.4.1耐候钢在模拟湿热大气环境中的腐蚀形貌304

23.4.2rDis对模拟形貌的影响305

23.4.3腐蚀产物的模拟306

23.4.4F元胞和O元胞的扩散行为306

小结308

参考文献309

附录 国家大气环境腐蚀试验站网与数据共享平台简介322