为防止金属发生电化学腐蚀，可通过抑制上述三个 腐蚀电池的形成条件。例如，在金属涂料底漆中加入缓 蚀剂，借助界面吸附作用将金属表面吸附的水置换出来； 底漆中所含的水分，可被缓蚀剂的胶粒或界面膜稳定在 油中，不与金属直接接触。还可采用牺牲阳极保护法， 在金属材料上外加较活泼的金属作阳极，而被保护金属 作阴极，发生电化学腐蚀时阳极被腐蚀，金属材料则得 以保护。
电池，只要形成腐蚀电池，阳极金属就会遭到电化
学腐蚀。
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例如铁的电化学腐蚀过程如下： 阳极: →22e 阴极: H22+2e→2 由电极反应产生：
2+ + 2 →()2
4()2 + O2→2(2O3·H2O) + 2H2O
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形成腐蚀电池必须具备三个基本条件： （1）不同金属或同种金属的不同区域间有电位差
5
•
电化学腐蚀指金属在电解质溶液中由于原电池作
用而引起的腐蚀。包括金属在潮湿空气中的大气腐
蚀，在酸、碱、盐溶液和海水中发生的腐蚀，在地
下土壤中的腐蚀及在不化学腐蚀的原理是原电池作用，即当两种金属
材料在电解质溶液中构成原电池时，作为阳极的金
属被会腐蚀。这种能导致金属腐蚀的原电池为腐蚀
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4.1.2 耐酸碱性
除了金刚石、石墨、单质硅等少数单质材料外，无 机非金属材料大多数为化合物，价态较稳定、不易发生 氧化还原反应，但接触碱或酸时可能被侵蚀。
根据无机非金属材料对酸碱的耐受性不同，将其分 为耐酸材料和耐碱材料。
二氧化硅是酸性氧化物，以其为主要成分的材料在 酸性环境下稳定，而在碱液中将会被溶解或侵蚀，如盛 碱液的玻璃瓶不能用玻璃盖、碱式滴定管有别于酸式滴 定管等。
疲劳试验的曲线
应力、应变、弹性模量、弹性极 限、屈服强度、拉伸强度、布氏 硬度、洛氏硬度、维氏硬度、疲
劳
材料的热学性能、 电学性能、
掌握材料的导热性、热膨胀性等热学 性能，掌握材料导电性、介电性能等
电学性能，了解超导现象和
压电效应的本质
导热性、热膨胀性、热容、热稳 定性、热防护、导电性、介电性
能、超导现象、压电性
存在，且电位差越大，腐蚀越剧烈。较活泼金属的电位 较低，成为阳极而遭受腐蚀；较不活泼金属电位较高， 作为阴极起传递电子的作用，不受腐蚀。
（2）两极材料共处于相连通的电解质溶液中。潮湿 的空气因溶解了2等酸性气体，构成电解质溶液。
（3）具有不同电位的金属之间必须有导线连接或直 接接触。
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由于空气中存在大量的水蒸气、酸性气体，所以电 化学腐蚀要比化学腐蚀更普遍，危害性也更大。
材料的磁学性能、 了解常见的磁性参数，了解磁性材料 饱和磁感应强度、剩磁、矫顽力、
光学性能
的种类及性能；了解光的吸收和透过， 居里温度、抗磁性、顺磁性、铁
了解光的折射与反射，了解光的散射 磁性、反铁磁性、亚铁磁性、镜
和物质颜色产生的原因
反射、漫反射
材料的工艺性能
了解材料的工艺性能
铸造性能、塑性加工性能、热处 理性能、焊接性能、切削性能
例如含不饱和结构的聚合物，如聚异戊二烯等能直接吸 收紫外光，在消除氢原子后生成共轭的烯丙基自由基:
第4章 材料的性能
课程名称：材料化学 授课教师：孟跃中
本章学习要点
知识要点
掌握程度
相关知识
材料的化学性能 掌握材料的耐氧化性、耐酸碱性和耐 化学腐蚀、电化学腐蚀、腐蚀电
老化性，了解材料的耐有机溶剂性
池、光稳定剂、老化
材料的力学性能
掌握材料的强度、硬度及疲劳性能的 测试方法，掌握应力-应变曲线，了解
成核、生长并形成氧化膜。当生成的氧化膜很致密时，氧
分子不能穿过氧化膜，阻止了金属进一步被氧化。
•
由于致密氧化膜本身很薄，一般情况下并不影响金
属的使用性能，并使金属具有良好的耐腐蚀性。例如在钢
中加入对氧的亲和力比铁强的、、等，可以优先形成稳定、
致密的2O3、2O3、2等氧化物保护膜，提高钢的高温抗
腐蚀性能。
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其反应为： 2+2→232O 另外，硅酸盐材料会被氢氟酸所腐蚀（玻璃雕
刻），其反应为： 2+4→4↑+2H2O
4+2→H2[6] 大多数金属氧化物都是碱性氧化物，以其为主 要成分的材料具有较强的耐碱性，但易受酸侵蚀或 溶解。
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4.1.3 耐有机溶剂性
金属材料和无机非金属材料有良好的耐有机溶剂 性能，而高分子材料则要考虑对其有机溶剂的耐受性。
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4.1 材料的化学性能
• 材料的化学性能指材料抵抗各种化学作用的能力，即 化学稳定性。由于组成和结构的差异，不同材料化学 性能的特点不同。
• 金属材料主要是氧化、腐蚀问题，即生锈； • 无机非金属材料主要是其耐酸碱性； • 高分子材料则主要是耐有机溶剂性以及老化问题。
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4.1.1 耐氧化性
除少数贵金属 (如金、铂)外，多数金属在空气中都会 被氧化而形成金属氧化物，例如铁或钢铁会生锈，铜会形 成铜绿等。腐蚀对于金属材料和制品有严重的破坏作用， 钢材如果腐蚀1%，其强度就要降低510%。
热塑性高分子材料一般由线形高分子构成，很多 有机溶剂都可以将其溶解；热固性高分子在有机溶剂 中不溶解，但能溶胀，使材料体积膨胀，性能变差。
结晶性聚乙烯在大多数有机溶剂中都难溶，具有 很好的耐溶剂性。
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4.1.4 耐老化性
高分子材料在使用过程中面临的重要问题是老化，即性 质、状态发生变化、力学性能下降等。很多高分子材料在太 阳光照射下容易老化，这主要因为聚合物分子链吸收太阳光 中的紫外线能量而发生光化学降解反应。
在不同的使用环境中，金属的腐蚀情况也会有所不同， 例如铁在干燥空气中则相对稳定，而在潮湿的空气中或泡 在水里 (特别是海水)很容易生锈。这是因为存在不同的腐 蚀机理，即化学腐蚀和电化学腐蚀。
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•
化学腐蚀指金属直接与周围非电解质接触发生的纯
化学作用。以空气中的金属为例，首先是金属吸附空气中
的氧气分子，发生氧化还原反应形成金属氧化物，氧化物
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材料的性能包括使用性能和工艺性能，使用性能是 指材料的物理、化学性能等；工艺性能指加工过程中所 反映出来的性能。
材料的用途取决于其性能，不同的应用场合对材料 的性能有不同的要求。例如，结构材料首先关注材料的 力学性能、电子材料关注其电性能、光学材料则关注其 光学性能等。本章介绍材料各种性能与其组成、结构的 关系，以及性能的测试表征方法。