定 價：88 元
叢書名：中國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究叢書
- 作者：徐瑋辰，于菲編著
- 出版時間：2017/3/1
- ISBN：9787030522702
- 出 版 社：科學出版社
- 中圖法分類：TG178.2
- 頁碼：160
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
本書首先從腐蝕電化學的基礎知識入手，結合醫(yī)用鈦金屬的類型和人體內(nèi)的應用現(xiàn)狀，闡述鈦金屬在人體內(nèi)腐蝕的基本概念和特點；其次，對鈦金屬腐蝕的研究及進展進行詳細介紹，包括不同的研究方法、各種影響因素及腐蝕機理等；最后，對體內(nèi)鈦金屬腐蝕防護措施進行了簡述。
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腐蝕是由于材料與周圍環(huán)境互相作用而導致的材料破壞現(xiàn)象。隨著材料科學與技術的發(fā)展，人們對材料的可靠性和長效性的需求越來越迫切，而腐蝕無疑是最重要的因素之一。集成電路上一根連接線的腐蝕，就可以導致大型計算機系統(tǒng)的崩潰：存儲罐體上一個局部的穿孔，就可以導致核廢液的泄漏。從某種程度上來講，材料腐蝕造成的對經(jīng)濟、資源、環(huán)境的影響，比材料本身的損失要大得多。根據(jù)中國工程院重大咨詢項目“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”的調(diào)查結果，2014年我國腐蝕總成本為21278.2億元，相當于每個中國人承擔了1555元人民幣。這項調(diào)查中的“腐蝕總成本”，既包括防腐費用、銹蝕材料更換費用等針對某一特定設施或裝備的成本，也包括由腐蝕造成的更大范圍的經(jīng)濟損失、環(huán)境破壞等。
提到腐蝕，人們首先聯(lián)想到的不外乎幾種常見的情形，如港口碼頭鋼樁的腐蝕、混凝土鋼筋的腐蝕、海洋平臺和油氣管道的腐蝕等，卻很難聯(lián)想到人體環(huán)境中植入體材料的腐蝕問題。的確，人體環(huán)境中的材料腐蝕，僅在最近的20年內(nèi)才逐漸引起人們的重視，并在醫(yī)學雜志和報紙上被報道。此類腐蝕問題不應被忽視，因為它直接影響患者術后的健康狀況。腐蝕可能引發(fā)劇烈的疼痛和副作用，甚至導致植入體的失效，需要進行二次手術，給患者造成嚴重的身體和經(jīng)濟負擔。對于非專業(yè)研究人員和非專業(yè)醫(yī)護人員，的確很難有機會接觸到此類問題，鑒于此，本書希望能借助基礎層面和某些典型特例對人體環(huán)境中最主要的材料之一——鈦及鈦合金材料的腐蝕問題進行介紹，希望能引起人們對此類腐蝕問題的關注。
在最近的40年里，電化學方法在腐蝕研究領域的應用已經(jīng)成為一種最重要的研究手段，因此本書首先對腐蝕電化學基礎進行了介紹。關于這方面，已經(jīng)有多位腐蝕界的世界級科學家撰寫了多本著作，我國最經(jīng)典的著作即為曹楚南先生的著作《腐蝕電化學原理》。由于人體環(huán)境中材料的腐蝕問題不僅面向材料腐蝕領域的科研工作者，也面向醫(yī)學領域的科研工作者，因此本書不在腐蝕電化學的理論基礎方面做非常詳盡的闡述，僅從基礎層面著手，對腐蝕的基本原理、基本特性、常見腐蝕類型等方面進行簡要敘述，因此能夠適用于非腐蝕專業(yè)的讀者快速了解腐蝕原理和腐蝕電化學的核心內(nèi)容，進而更容易了解本書關于鈦及鈦合金材料腐蝕的相關內(nèi)容。
本書在介紹腐蝕電化學原理之后，對鈦及鈦合金材料在人體中的腐蝕環(huán)境、腐蝕特性和存在的問題等多方面進行了非常詳細的闡述，有很多內(nèi)容涉及目前最新的研究結果和進展情況。這基于作者在英國多年的科研工作經(jīng)驗積累和與英國科學家共同工作的經(jīng)歷。
本書得到中國工程院“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目的支持，也得到了侯保榮院士、段繼周研究員等專家的指導，借此機會向他們表示最衷心的感謝！本書內(nèi)容比較豐富，作者盡量做到語言通俗易懂，但由于時間和水平有限，書中難免存在疏漏和不妥之處，懇請專家和讀者朋友們批評指正。
目 錄
叢書序
叢書前言
序
前言
緒論 1
第1章 腐蝕電化學基礎 2
1.1 金屬在液相環(huán)境中的腐蝕 2
1.1.1 陰極和陽極反應 2
1.1.2 腐蝕過程中pH的變化 3
1.2 腐蝕的熱力學基礎 4
1.2.1 電化學反應序列表 4
1.2.2 E-pH圖 5
1.2.3 陰極保護 7
1.3 腐蝕的動力學基礎 7
1.3.1 電化學動力學 7
1.3.2 埃文斯圖 8
1.3.3 開路電位 9
1.3.4 腐蝕速率的測量 9
1.3.5 物質(zhì)擴散的影響 11
1.3.6 金屬的鈍化 12
1.4 典型腐蝕類型 12
1.4.1 點蝕 13
1.4.2 縫隙腐蝕 17
1.4.3 摩擦腐蝕 17
1.4.4 侵蝕腐蝕 17
1.4.5 大氣腐蝕 17
1.4.6 晶間腐蝕 18
1.4.7 環(huán)境輔助的腐蝕裂紋 18
1.5 腐蝕控制策略簡述 19
第2章 醫(yī)用鈦金屬體內(nèi)腐蝕概況 20
2.1 醫(yī)用鈦金屬概況 20
2.1.1 生物醫(yī)用材料概述 20
2.1.2 鈦的本體性質(zhì) 21
2.1.3 鈦的表面性質(zhì) 22
2.1.4 鈦在生物醫(yī)學領域的應用 23
2.1.5 常用的醫(yī)用鈦金屬 26
2.2 鈦金屬腐蝕基本概念 30
2.2.1 鈦腐蝕的電化學特性 30
2.2.2 Ti-H2O的普貝圖 31
2.3 鈦金屬的腐蝕類型 32
2.3.1 均勻腐蝕 32
2.3.2 點蝕 33
2.3.3 縫隙腐蝕 34
2.3.4 微動摩擦縫隙腐蝕 35
2.3.5 摩擦腐蝕 36
2.4 鈦金屬體內(nèi)腐蝕常用的研究方法 36
2.4.1 元素的痕量分析 37
2.4.2 X射線分析技術 38
2.4.3 顯微鏡法 40
2.5 鈦金屬體內(nèi)腐蝕產(chǎn)物 40
2.5.1 鈦離子 40
2.5.2 鈦金屬或氧化物顆粒/碎片 42
2.6 鈦腐蝕產(chǎn)物對人體組織的影響 45
2.7 鈦發(fā)生體內(nèi)腐蝕的可能原因 47
參考文獻 51
第3章 鈦金屬體外腐蝕研究方法 55
3.1 引言 55
3.2 研究方法 56
3.2.1 重量法 56
3.2.2 溶液分析法 56
3.2.3 電化學方法 57
3.2.4 掃描電子顯微鏡法 58
3.2.5 原子力顯微鏡法 59
第4章 環(huán)境酸度對鈦金屬腐蝕的影響 60
4.1 引言 60
4.2 介質(zhì)pH對鈦腐蝕的影響 60
4.3 HCl對鈦金屬腐蝕的影響 61
4.3.1 HCl的濃度和溫度對鈦金屬OCP的影響 61
4.3.2 HCl的濃度和溫度對鈦金屬陽極氧化的影響 62
4.3.3 HCl對鈦金屬表面形貌的影響 65
4.4 小結 67
參考文獻 67
第5章 共存的無機物與有機物對鈦金屬腐蝕的影響 68
5.1 引言 68
5.2 H2O2對鈦金屬腐蝕的影響 68
5.2.1 表面形貌 68
5.2.2 H2O2的普貝圖 72
5.2.3 電化學阻抗譜研究 73
5.2.4 動電位陽極極化與動電位陰極極化 78
5.2.5 溶液分析法 81
5.3 白蛋白的影響 82
5.3.1 動電位極化曲線 83
5.3.2 動電位陽極極化和動電位陰極極化曲線 85
5.4 膠原蛋白和纖維蛋白的影響 86
5.5 白蛋白與H2O2共存的影響 86
5.5.1 溶液分析法 86
5.5.2 表面形貌 87
5.5.3 OCP測試 88
5.5.4 動電位陽極極化和動電位陰極極化 90
5.5.5 靜電位極化 91
5.5.6 浸泡實驗 92
5.5.7 討論 93
5.6 白蛋白與氟離子共存的影響 95
5.7 小結 99
參考文獻 100
第6章 植入體周圍環(huán)境中脂多糖對鈦金屬腐蝕的影響 101
6.1 引言 101
6.2 脂多糖對鈦金屬腐蝕的影響 102
6.2.1 電化學方法 102
6.2.2 溶液分析法 104
6.3 小結 111
參考文獻 112
第7章 口腔細菌對鈦金屬腐蝕的影響 113
7.1 引言 113
7.2 研究方法 114
7.3 變形鏈球菌的影響 114
7.4 輕型鏈球菌的影響 117
7.5 內(nèi)氏放線菌的影響 118
7.6 血鏈球菌的影響 120
7.7 小結 125
參考文獻 126
第8章 真核細胞對鈦金屬腐蝕的影響 127
8.1 引言 127
8.2 中性粒細胞的影響 127
8.3 巨噬細胞的影響 132
8.4 成纖維細胞的影響 135
8.5 骨細胞的影響 137
8.6 小結 139
參考文獻 140
第9章 微動摩擦縫隙腐蝕研究 141
9.1 引言 141
9.2 腐蝕研究裝置的類別 141
9.2.1 摩擦腐蝕裝置 143
9.2.2 微動腐蝕裝置 144
9.2.3 微動摩擦縫隙腐蝕裝置 145
9.3 研究裝置機械參數(shù)的影響 149
9.4 多種化學物質(zhì)對MACC的影響 151
9.5 小結 154
參考文獻 155
第10章 鈦金屬腐蝕防護方法概述 157
10.1 新型鈦合金的制備 157
10.2 表面改性技術 158
10.2.1 鈦金屬表面羥基磷灰石涂層改性 158
10.2.2 鈦金屬表面滲碳/滲氮改性 158
10.3 小結 159
參考文獻 160
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