本书共分6章，首先概述海洋环境腐蚀引出溶解氧还原反应，并从反应动力学、机理与模型等方面对溶解氧还原反应进行初步介绍；紧接着介绍溶解氧还原反应的常用研究方法，在阐述研究方法的工作原理后给出应用实例；然后分别介绍钢铁材料和典型有色金属材料上的溶解氧还原反应，并接着展示海洋微生物膜对溶解氧还原反应的影响，按照先天然海洋微生物膜后典型单菌株的顺序，单菌株中尤其突出了铁细菌和硫酸盐还原菌的作用；在介绍了溶解氧还原反应对海洋工程材料的破坏作用后，介绍海洋环境中溶解氧还原反应的有效利用，这部分主要包括海水金属空气电池和沉积物微生物燃料电池。
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波澜壮阔的海洋作为生命的母体与摇篮，孕育了万千生命。三四十亿年前，原始海洋出现了原始生命——古细菌，而随着生命的演化，蓝细菌的登场带来了氧气，氧气的出现使得地球慢慢成为生命的伊甸园。目前，地球上绝大多数生物，尤其是人和高等动物，需要以氧为氧化剂从有机物的氧化中获取能量来维持生命，因此，氧气对生命至关重要。而对非生命体来讲，氧气可能有毒害性，如钢铁材料的吸氧腐蚀。
由于海水呈弱碱性且溶解有相当量的氧，除电位很负的镁及其合金外，几乎所有的工程金属材料在海水中的电化学腐蚀都属于吸氧腐蚀，即阴极反应为溶解氧还原反应。鉴于溶解氧还原反应在海洋环境腐蚀中的重要性，非常有必要对该电化学反应进行深入研究，以深化海洋腐蚀机理认识，为海洋工程设施的腐蚀防护提供依据。目前，溶解氧还原反应的研究主要集中于新能源领域，而在腐蚀领域的研究报道不多。本书共6章。第1章首先概述海洋环境腐蚀引出溶解氧还原反应，并从反应动力学、机理与模型等方面对溶解氧还原反应进行初步介绍；第2章主要介绍溶解氧还原反应的常用研究方法，在阐述研究方法的工作原理后给出应用实例；第3章和第4章分别介绍钢铁材料和典型有色金属材料上的溶解氧还原反应，钢铁材料按纯铁、碳钢、低合金钢和合金钢四部分进行介绍，典型有色金属材料主要涉及铜、铝、锌、镍及其合金；第5章介绍海洋微生物膜对溶解氧还原反应的影响，按照先天然海洋微生物膜后典型单菌株的顺序，单菌株中尤其突出了铁细菌和硫酸盐还原菌的作用；在介绍了溶解氧还原反应对海洋工程材料的破坏作用后，在最后一章（第6章）中介绍海洋环境中溶解氧还原反应的有效利用，这部分主要包括海水金属空气电池和沉积物微生物燃料电池。
目录
丛书序
丛书前言
序
前言
第1章 海洋环境腐蚀电化学过程1
1.1海洋环境腐蚀概述1
1.1.1海洋环境因素与腐蚀特征1
1.1.2海洋环境腐蚀常见类型3
1.1.3海洋环境腐蚀常用防护方法5
1.2海洋环境腐蚀电化学反应8
1.2.1电化学反应基础8
1.2.2海洋环境腐蚀阳极反应10
1.2.3海洋环境腐蚀阴极反应11
第2章 溶解氧还原反应常用电化学研究方法21
2.1循环伏安法21
2.1.1基本原理21
2.1.2应用实例25
2.2极化曲线法26
2.2.1基本原理26
2.2.2应用实例28
2.3电化学阻抗谱法29
2.3.1基本原理29
2.3.2应用实例37
2.4旋转圆盘电极法41
2.4.1基本原理41
2.4.2应用实例45
2.5旋转圆环-圆盘电极46
2.5.1基本原理46
2.5.2应用实例49
第3章 钢铁材料上的溶解氧还原反应54
3.1纯铁上的溶解氧还原反应55
3.2碳钢上的溶解氧还原反应57
3.2.1预钝化Q235钢在模拟海水中的溶解氧还原反应58
3.2.2预钝化Q235钢在模拟混凝土孔隙液中的溶解氧还原反应61
3.2.3不同处理方法对20钢在模拟海水中溶解氧还原反应的影响69
3.3低合金钢上的溶解氧还原反应72
3.3.1预钝化X60钢上的溶解氧还原反应72
3.3.2不同处理方法对X60钢上溶解氧还原反应的影响75
3.4合金钢上的溶解氧还原反应78
3.4.1不锈钢上的溶解氧还原反应78
3.4.2不同处理方法对不锈钢上溶解氧还原反应的影响81
第4章 典型有色金属材料上的溶解氧还原反应85
4.1铜及其合金上的溶解氧还原反应85
4.1.1铜及其合金简介85
4.1.2不同处理方法对铜上溶解氧还原反应的影响86
4.1.3其他因素对铜及其合金上溶解氧还原反应的影响89
4.2铝及其合金上的溶解氧还原反应94
4.2.1铝及其合金简介94
4.2.2AA2024-T3高强度铝合金上的溶解氧还原反应95
4.3锌及其合金上的溶解氧还原反应96
4.3.1锌及其合金简介96
4.3.2锌上的溶解氧还原反应97
4.3.3锌合金上的溶解氧还原反应98
4.4镍及其合金上的溶解氧还原反应99
4.4.1镍及其合金简介99
4.4.2镍上的溶解氧还原反应100
4.4.3镍合金上的溶解氧还原反应101
第5章 海洋微生物对溶解氧还原反应的影响102
5.1天然海洋微生物膜对溶解氧还原反应的影响102
5.1.1天然海洋微生物膜的形成发展过程102
5.1.2天然海水中钝性金属材料的开路电位正移现象108
5.1.3天然海洋微生物膜对溶解氧还原反应的作用机制109
5.2典型单菌株对溶解氧还原反应的影响113
5.2.1溶解氧还原反应电化学活性微生物的菌种多样性114
5.2.2铁细菌对溶解氧还原反应的作用116
5.2.3硫酸盐还原菌对溶解氧还原反应的作用121
第6章 海洋环境中溶解氧还原反应的利用148
6.1海水金属空气电池148
6.1.1海水铝空气电池148
6.1.2海水镁空气电池168
6.2沉积物微生物燃料电池173
6.2.1微生物燃料电池173
6.2.2沉积物微生物燃料电池178
参考文献186
《中国腐蚀状况及控制战略研究丛书：海洋环境腐蚀过程阴极溶解氧还原反应》：
1.全面腐蚀
全面腐蚀又称均匀腐蚀，是指金属材料与腐蚀介质互相接触的部位均匀地遭到腐蚀损坏的现象。这种腐蚀形态只有少数的碳钢、低合金钢在全浸腐蚀条件时出现。全面腐蚀的危险性相对而言较小，是一种可预测的海洋腐蚀形态，根据腐蚀速率和预期材料寿命，在工程设计上预留腐蚀余量即可。
2.局部腐蚀
局部腐蚀是指在与腐蚀环境接触的整个金属表面上，某些区域发生优先集中腐蚀。局部腐蚀主要是由于材料存在表面电化学不均一，形成局部腐蚀原电池而引发的。局部腐蚀虽然平均重量损失较小，但由于腐蚀损失主要集中于某些区域，其危险性大。下面是几种常见的局部腐蚀形态。
1）点蚀
点蚀又称小孔腐蚀，其突出特点为材料的大部分表面不腐蚀或轻微腐蚀，而在局部区域产生于表面向内扩展的点坑。通常在金属材料的表面缺陷处容易引起点蚀发生，这些缺陷包括非金属夹杂、盐粒及污染物的局部沉积、保护膜破裂、成分偏析、晶界及晶格缺陷等。对钝性材料（如不锈钢、铝合金）来讲，在海洋环境中由于大量氯离子的存在，极易在钝化膜缺陷处发生点蚀。
2）缝隙腐蚀
缝隙腐蚀是由于金属表面与其他金属或非金属表面形成缝隙，缝隙中电解质溶液的溶解氧含量低于缝隙外的，进而形成氧浓差电池.导致缝隙部位发生严重的局部腐蚀。海洋环境中金属构件中的铆接或镙钉接头等都不可避免地存在着缝隙，因而缝隙腐蚀是海洋环境腐蚀的一种重要腐蚀形式。
3）晶间腐蚀
晶间腐蚀是一种比较特殊的局部选择性腐蚀，通常腐蚀沿晶界向合金的内部发展，从而使晶粒间的结合力大幅降低，失去了原有的机械强度。由于产生晶间腐蚀后，从表面上看金属材料仍有金属光泽，几乎看不到腐蚀，所以其危害性很大。这种腐蚀主要发生于各种合金材料中，如铜合金、铝合金、镍基合金、镁合金等。
4）电偶腐蚀
又称接触腐蚀，是指不同腐蚀电位的两种金属在电解质溶液中相互接触时产生电位差，由此构成宏观腐蚀电池而引起的腐蚀。电偶腐蚀主要发生在不同金属接触及邻近区域，对其他区域影响较小，腐蚀速率不均匀分布，距离接触区域越远受到的影响越小。影响电偶腐蚀的因素众多，主要包括电极电位差、极化性、介质性质及其导电性、温度、pH、面积比等。在海洋工程技术中，采用不同金属或合金来制造结构物是不可避免的，因此在海洋环境中发生电偶腐蚀的情况较普遍。电偶腐蚀可被有效利用，即通常所说的牺牲阳极保护。
5）应力腐蚀
应力腐蚀是由残余或外加应力和腐蚀联合作用导致的腐蚀损伤。影响应力腐蚀的因素包括金属及合金成分与组织结构、应力大小、介质的种类及浓度、温度等。应力腐蚀往往会发生没有形变先兆的突然断裂，容易造成严重事故，其危险性较大。置于海水中的奥氏体不锈钢、高强度钢、铝合金等都存在应力腐蚀现象。
6）氢脆
氢脆是由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象。氢脆的影响因素主要包括氢含量、温度、应变速率、金属材料的强度、成分与组织结构等。处于海洋环境中的高强度钢和超高强度钢，在阴极保护下，可能存在过保护问题，部分氢向钢内部扩散。经一段孕育期后，在钢内产生裂纹，裂纹逐步扩展，最后突然产生氢致延滞断裂。
7）空泡腐蚀
空泡腐蚀简称空蚀，在一定温度环境条件下，材料因腐蚀介质局部压力变化导致空泡形成和溃灭而产生破坏。空泡腐蚀一般认为是一种疲劳破坏，形貌一般呈海绵状和蜂窝状，有时产生针孔和麻点。在海洋环境中，船舶的螺旋桨与泵轴等过流部位是空泡腐蚀发生的重点区域。
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