Trong kỹthuật thườ Loại thứnhất có tổ vơ cơ hoặc gỗnhẹ...
Loại thứ hai cấu tạ hướng vng góc với mặt Vách ngăn thường rấ Compozit cấu trúc dạ sàn, tường trong xây dựng nhà c
Câu 1. Thếnào là vật liệu co Câu 2. Trình bày cách phân lo Câu 3. Trình bày vật liệu co Câu 4. Trình bày vật liệu co Câu 5. Trình bày vật liệu co
. Sơ đồcấu tạo compozit cấu trúc dạng tấm ba
t thường gặp hai loại lõi:
tổchức xốp bọt như cao su nhân tạo, polyme ấu tạo theo dạng tổ ong, trong đó các vách
ặt tấm.
ờng rất mỏng và được chếtạo từcùng vật liệu như trúc dạng tấm ba lớp được ứng dụng rất rộng
ựng nhà cửa, làm vỏ, thân, cánh và đuôi các lo
Câu hỏi ôn tập
t liệu compozit, đặc điểm của loại vật liệu này. phân loại vật liệu compozit.
ệu compozit cốt sợi. ệu compozit cốt hạt. ệu compozit cấu trúc.
m ba lớp
yme bọt, chất dính kết vách ngăn liên kết định
ệu như hai lớp mặt. ộng rãi. Ví dụ làm trần, đi các loại máy bay.[2]
CHƯƠNG7
ĂN MỊN VÀ BẢO VỆVẬT LIỆU 7.1. Khái niệm chung về ăn mòn kim loại
Ăn mòn là sựphá hoại các tính chất lý học, hóa học, cơ học và hình dáng của chi tiết, chủyếu là thay đổi trạng thái oxy hóa của kim loại, oxyt, bán dẫn.
Ăn mịnđược chia ra làm hai loại: ăn mịnđiện hóa và ăn mịn hóa học.
Ăn mịn hóa học là sự phá hủy kim loại do kim loại phản ứng hóa học với các chất khí hoặc hơi nước. Bản chất của ăn mịn hóa học là q trình oxy hóa- khử trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp sang mơi trường tác dụng.
Ăn mịn điện hóa là sựphá hủy kim loại do kim loại tiếp xúc trực tiếp với dung dịch chất điện ly và tạo nên dòngđiện ăn mòn
7.2.Cơ chế ăn mịnđiện hố
Khi có một kim loại M tiếp xúc với dung dịch điện ly, sẽcó hai q trình xảy ra: Phảnứng anơt (oxy hóa): M→ Mn++ne
Phảnứng catơt (hồn ngun hoặc khử): Xn-+ne→ X
7.2.1. Các phảnứng điện hóa
a. Khơng có oxy
Trong mơi trường axit (pH<7). Ví dụsắt trong mơi trường axit khơng có oxy hịa tan.
→ + 2
2 + 2 →
+ 2 → +
b. Có oxy
+ Trong mơi trường axit (pH<7). Ví dụ: sắt trong nước chứa axit có oxy hịa tan.
→ + 2 (phảnứng anơt)
+ 4 + 4 → 2 (phảnứng anôt)
+ Môi trường kiềm ((pH>7). Ví dụ sắt trong mơi trường trung tính, thống khi như nước biển.
+ 2 → + 2 (phảnứng anôt)
+ 4 + 4 → 4 (phảnứng anôt)
Sản phẩm cuối cùng là : 2 + 4 → ( )
Hydroxyt sắt hai dễ dàng lắng động, không bền, dễ bi oxy hóa mạnh thành hydroxyt sắt ba.
2 ( ) + + 1/2 → 2 ( )
Hydroxyt sắt ba dễ dàng mất một ít nước để tạo thành lớp oxyt xốp không ổn định có cơng thức: xFeO. yFe2O3. H2O.
Sắt rất dễ bị ăn mịn vì Fe là điện cực kép, tại đó có cả hai phản ứng ct và anơt.
7.2.2. Xu thế ăn mòn
a.Điện thế điện cực
Khi nhúng kim loại M trong dung dịch điện ly chứa ion Mn+, ln ln có phản ứng cân bằng giữa kim loại và dung dịch, không xảy ra hiện tượng ăn mòn.
Như vậy kim loại là điện cực thuận nghịch. Trong dung dịch, trên bề mặt kim loại có lớp ion kép, tại vùng này nồng độ ion dày đặc và cao hơn chỗkhác trong dung dịch điện ly.
Ở điện cực thuận nghị có điện thếcân bằng diễn ta theo biểu thức Nernst
= +
Trong đó E0là điện thếchuẩn; R hằng sốchất khí, F là hằng sốFaraday
Cần xét và so sánh điện thếcân bằng của các kim loại mới biết được tính ổn định nhiệt động của các kim loại và đánh giá được xu thế ăn mòn của chúng.
Bảng 7.1. Thế điện cực của các kim loại
Phảnứng Điện thế tiêu chuẩn cân bằng so với điện
cực hyđrô E0, V Au3++ 3e ↔ Au 1.50 O2+ 4H++ 4e↔ 2H2O 1.23 Ag++ e ↔ Ag 0.80 O2+ 2H2O + 4e↔ 4OH- 0.40 2H++ 2e↔ H2 0.00 Pb2++ 2e↔ Pb - 0.13 Sn2++ 2e↔ Sn - 0.40 Fe2++ 2e↔ Fe -0.44 Cr3++ 3e↔ Cr -0.74 Zn2++ 2e↔ Zn -0.76 Al3++ 3e↔ Al -1.67 Mg2++ 2e↔ Mg -2.37 Na++ e↔ Na -2.71
Thông thường để đo thế điện cực của kim loại phải dùng cách đo so sánh, quy ước điện thế của phản ứng 2H++2e- H2 bằng 0 để làm chuẩn. Cho nên nếu nói rằng
Oxy hóa
M Mn++ne
điện thếso sánh giữa Fe và Cu là 0,78V thì có nghĩa là:
= 0,78 = / − /
Bảng sốliệu điện thế chuẩn của cân bằng oxy hóa- khử ở 250C nêu trên chỉ cho biết xu thế ăn mòn còn trong thực tế để xảy ra ăn mịn cịn phải có dịng điện chạy từ phía ngồi và dòng ion chạy trong chất điện ly giữa hai cực.
Tất cả các kim loại có điện thế thấp hơn điện thế của hydro sẽ bị ăn mịn trong axit (khơng có oxy) đểgiải phóng khí H2 bay ra. Đặc biệt, Cu có thế điện cực cao hơn thế điện cực của H nên không bị ăn mịn, nhưng nếu trong mơi trường axit có oxy thì Cu cũng sẽbị ăn mịn.
b. Đánh giá ăn mòn
Đánh giá theo trọng lượng: số gam kim loại bị ăn mòn trên 1đơn v ị diện tích trong 1 ngày.
G (mg/dm2. ngày)=
Chiều dày bị ăn mịn xâm nhập: chiều dày kim loại bị ăn mịn tính theo năm. S<0,125mm/năm : kim loại rất bền
S<1,125– 1,25mm/năm : kim loại đạt yêu cầu chống ăn mòn S> 1,25mm/năm: khơng đạt u cầu
7.2.3. Các dạng ăn mịnđi ện hóa
Ăn mịn điện hóa là dạng ăn mòn phổ biến hơn cả và phá hủy kim loại nhiều nhất. Các dạng ăn mịn điện hóa được chia ra làm các loại sau: ăn mònđều, ăn mòn tiếp xúc, ăn mịn do chênh lệch khí, ăn mịn lỗ, ăn mịn tinh giới, ăn mòn nứt do ứng lực, ăn mòn mỏi, ăn mòn lựa chọn hay sựphân rã hợp kim, ăn mòn mài mòn.
a. Ăn mònđều, xảy ra trong điều kiện kim loại đồng nhất, môi trường, nhiệt độvà sự phân bố ứng lực là đồng đều, tốc độ ăn mòn là như nhau trên tồn bộbềmặt kim loại.
b. Ăn mịn tiếp xúc (galvanic), là dạng ăn mịn xảy ra khi có sựchênh lệch điện thế tạo nên một pin ăn mòn.Ăn mòn xuất hiện khi có hai hoặc nhiều kim loại có điện thế điện cực khác nhau được lắp ghép trên cùng một kết cấu, do chúng có thểtiếp xúc dẫn điện lẫn nhau và cùng nằm trong mơi trường ăn mịn vì thếtạo nên một pin ăn mịn.
Ví dụ, khi chế tạo tàu thủy, phần lớn các chi tiết được làm bằng thép, vỏ tàu, bánh lái...nhưng chân vịt lại được làm bằng hợp kim đồng. Ngồi ra cịn có protector bằng hợp kim kẽm hoặc nhơm, tất cả đều được lắp ghép trên một con tàu.
Dạng ăn mòn này thư ờng xuất hiện trong các hợp kim đa pha. Các pha trong hợp kim này có điện thế điện cực khác nhau, sựchênh lệch điện thế điện cực cũng gây nên ăn mòn galvanic giống như khi lắp ghép các vật liệu khác nhau trên cùng một kết cấu.
Ví dụ, các chi tiết bằng đồng thau đúc, hợp kim này cấu tạo gồm hai pha là α giàu Cu vàβ giàu Zn, chúng có điện thế điện cực rất khác nhau.
Giữa các vùng trong hợp kim, sự chênh lệch nồng độ do thiên tích do ba động thành phần...cũng có thểlà ngun nhân tạo nên ăn mịn galvanic.
Hình 7.1. Ăn mòn tiếp xúc (galvanic) c.Ăn mòn do sựchênh lệch nồng độoxy
Ăn mòn khe là dạng ăn mòn này xảy ra có thể do mơi trường khơng đồng nhất, chẳng hạn sựkhác nhau cục bộ vềthơng khí hịa tan (oxy). Lúc này hình thành một pin chênh lệch khí và gâyra ăn mịn. Trong thực tếcó những khe hở giữa các mặt bích, các joăng, đệm, các mối ghép bằng đinh tán, trong quá trình làm việc do chênh lệch nồng độ oxy,ở nơi nằm sâu trong khe hẹp oxy khơng khuếch tán tới được nên bị ăn mịn.