西安交通大学材料腐蚀基础课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 材料腐蚀基础 Material corrosion 课程编号 MATL500202 课程学分 2 总学时 32 学时分配 理论: 32 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料科学基础，材料力学性能，物理化学 教材、参 考书及其 他资料 [序号] 作者 1，作者 2.教材名称.出版地：出版者，出版年. 例：[1] 刘国钧，陈绍业.电路分析.北京：高等教育出版社，1994. 使用教材： [1] 何业东,材料腐蚀与防护概论,机械工业出版 社,2011. 参考教材： [1] 李晓刚. 材料腐蚀与防护概论. 北京：机械工业出 版社，2017. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 本课程从金属材料的腐蚀机理出发，针对不同的服役环境，为学生系统讲授 金属材料的组织结构、腐蚀机理、性能、应用及如何防护之间的关系。主要培养 学生利用理论知识解决实际工程问题的能力，使学生能够在分析零件的服役环境 的基础上，提出适用于实际工程应用的材料性能特点，并设计提升金属材料耐蚀 性能的解决方案及工艺流程，实现需要的结构设计与防护性能
课程教学中，要求教师既要给学生讲授金属材料的腐蚀过程中的基本原理 和机制，还要强调基于不同的服役环境，各种腐蚀产生的原因及实际应用中的 腐蚀特点，让学生体会各类金属材料在不同服役环境下腐蚀行为，锻炼学生具 体问题具体分析的思维方法；要求学生了解各类防护手段所具有的局限性、目 前存在的解决方法、发展趋势；让学生从材料具体服役环境出发，根据材料性 能特点，制定合理的防护处理方案，锻炼学生理论结合实际及设计材料单元及 部件的能力。开展课堂讨论，就设置的专题进行讨论交流，强化学生就材料腐 蚀基础的理论知识和应用背景的掌握，促进学生的将所学理论知识融会贯通并 应用于解决实际问题。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1 材料腐蚀与防护领域基础知识理解能力 掌握金属材料的腐蚀和防护的基本概念，熟悉各类服役环境下（包括高温、 电化学、应力、自然环境）金属材料的腐蚀机理，并熟练掌握各类腐蚀环境下 金属材料的腐蚀特点和防护方法，了解金属材料的耐蚀性能和保护方法。 2 复杂工程问题分析能力 能够运用材料腐蚀与防护的相关知识，对金属材料在实际应用中的复杂工 程问题进行分析。能够对比分析不同服役环境下的金属材料被侵蚀后的组织与 性能变化特点，根据金属材料的腐蚀机理及防护方法，针对具体的服役条件， 提出多种提高金属耐蚀性的解决方案和途径，获得有效结论。 3 材料与工艺设计与创新能力 根据不同的服役条件，掌握材料单元、部件、系统或工艺在全周期、全流 程设计/开发的基本方法和技术，了解各种因素对材料设计目标和技术方案的 影响。 支撑毕业要求指标点 3-1：掌握材料单元、部件、系统或工艺在全周期、 全流程设计/开发的基本方法和技术，了解各种因素对材料设计目标和技术方 案的影响。 4 研究 综合考虑提升金属材料的腐蚀性能中，基于材料科学原理，针对材料领域 复杂工程问题，通过文献检索调研、分析现有或相近问题的解决方案
支撑毕业要求指标点 4-1：基于材料科学原理，针对材料领域复杂工程问 题，通过文献检索调研、分析现有或相近问题的解决方案。 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕 业 要 求 课 程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 M 课程目标 4 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的 关联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 序 号 章节名称 知识点 参考 学时 1 1 绪论 材料腐蚀的定义、分类及基本途 径 2 2 2 金属的高温腐蚀与防护 2.1 高温腐蚀热力学 2.2 金属氧化物的结构及性质 2.3 金属氧化过程的动力学 2.4 合金的氧化 2.5 其他类型的金属高温腐蚀 高温腐蚀的热力学、氧化物固相 的稳定性、氧化物的结构与缺 陷、金属氧化的动力学、氧化膜 的生长、氧化膜中的应力及应力 松弛、合金的氧化 4 3 3 金属腐蚀电化学理论基础 3.1 腐蚀电池 3.2 电化学腐蚀热力学 3.3 电化学腐蚀动力学 3.4 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 3.5 金属的钝化 金属腐蚀原电池、电位-pH 图、 腐蚀电池的电极过程、腐蚀极化 图、腐蚀的反动力学方程、析氢 腐蚀和吸氧腐蚀、金属的钝化 4 4 4 全面腐蚀和局部腐蚀 4.1 全面腐蚀 4.2 点蚀 4.3 缝隙腐蚀 4.4 电偶腐蚀 4.5 晶间腐蚀 4.6 选择性腐蚀 全面腐蚀、点蚀机理、缝隙腐蚀 的定义、特点、形成机理及影响 因素、电偶腐蚀及影响因素、晶 间腐蚀的定义和特点、机理、选 择性腐蚀的定义和特点 4 5 5 应力作用下的腐蚀 5.1 应力腐蚀开裂 5.2 氢致开裂 5.3 腐蚀疲劳 5.4 与磨损有关的腐蚀 应力腐蚀开裂的定义和特点、发 生条件及机理、氢致开裂的定 义、分类及机理、腐蚀疲劳的定 义、特点、机理及影响因素、冲 刷腐蚀、空泡腐蚀、磨损腐蚀、 微动腐蚀 4
6 6 自然环境中的腐蚀 6.1 大气腐蚀 6.2 土壤腐蚀 6.3 淡水和海水腐蚀 6.4 微生物腐蚀 大气腐蚀的定义和特点、分类及 机理、土壤腐蚀的定义特性、电 极过程及影响因素、淡水和海水 腐蚀特点、机理影响因素、微生 物腐蚀的定义、特征、机理及防 护措施。 4 7 7 工业环境中的腐蚀 7.1 酸碱盐介质中的腐蚀 7.2 工业水中的腐蚀 7.3 熔盐腐蚀 7.4 液态金属腐蚀 7.5 石油工业中的腐蚀 几种工业腐蚀类型的影响因素 及特点 4 8 8 金属材料的耐蚀性能 8.1 纯金属的耐蚀性 8.2 材料耐蚀性的合金化原理及途径 9.3 各类耐蚀金属材料 纯金属热力学稳定性、阻滞阴极 过程、阻滞阳极过程、各类耐蚀 金属材料 2 9 9 金属的保护方法 9.1 正确选材和合理的结构设计 9.2 电化学保护 9.3 金属涂镀层的保护 9.4 缓蚀剂保护 阴极保护、阳极保护、金属涂镀 层的保护原理、缓蚀剂保护作用 机理。 2 10 10.讲座及讨论：金属表面改性 常见的金属表面改性方法及涂 层 2 四、教学安排详表
章节 顺序 教学内容 学时 分配 教学方式 （授课、 实验、上 机、讨论） 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标 的支撑关系 第一章 材料腐蚀的定义、发展、分类及材料腐蚀和 防护在国名经济发展中的意义 2 授课 掌握材料腐蚀的概念、形式、种类以及防止腐蚀的方 法增加学生对专业的认同感。 课程目标 1 课程目标 4 第二章 高温腐蚀的热力学、氧化物固相的稳定性、 氧化物的结构与缺陷、金属氧化的动力学、 氧化膜的生长、氧化膜中的应力及应力松 弛、合金的氧化 4 授课, 自学 掌握氧化膜及氧化膜的组织、氧化膜离子晶体缺陷、 掌握影响高温氧化的因素、掌握合金氧化与抗氧化原 理；熟练掌握高温氧化动力学、高温氧化理论；了解 高温氧化的基本概念、各基合金的氧化、混合气体腐 蚀、合金硫化、高温液态介质对金属材料的腐蚀。 课程目标 1 第三章 金属腐蚀原电池、电位-pH 图、腐蚀电池的 电极过程、腐蚀极化图、腐蚀的反动力学方 程、析氢腐蚀和吸氧腐蚀、金属的钝化 4 授课， 自学 1.掌握极化、极化原因、极化规律、极化引起的超电 压、超电位的数学表示、影响腐蚀的因素；掌握腐蚀 电化学原电池过程、电极电位、平衡电极电位、非平 衡电极电位、腐蚀极化图极其应用、金属的去极化、 氢去极化与氢去极化腐蚀、氧去极化与氧去极化腐 蚀、金属腐蚀图 E-PH 图；熟练掌握金属的钝化 课程目标 1 课程目标 2 第四章 全面腐蚀和各种局部腐蚀的的定义、特点、 形成机理及影响因素、电偶腐蚀及影响因素 4 授课， 自学 使学生熟练掌掌握全面腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、电偶 腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀。 课程目标 1 课程目标 2 第五章 几种应力作用下的腐蚀的定义和特点、发生 条件及机理 4 授课， 自学 掌握应力腐蚀开裂、氢致开裂、腐蚀疲劳，了解与磨 损有关的腐蚀。 课程目标 2 课程目标 3