《腐蚀与防护》是一门以电化学为基础,涉及材料科学、化学、表面科学等学科的交叉性、综合性课程。本课程是在课堂教学以及与东京工业大学本科生联合实验教学中多年教学经验总结基础上,结合本科工程教育质量认证标准要求,具有理论与工程实践结合、注重学科前沿和培养学生解决复杂工程问题能力的特点。
一、本课程教学目标包括:
掌握腐蚀电化学基本理论,能够利用E-pH图、混合电位理论、以及极化等基本知识,识别、表达金属材料腐蚀的热力学倾向与动力学控制因素;
理解电偶腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等局部腐蚀的基本理论,能够综合,分析复杂工程问题中环境-材料/结构-腐蚀性能之间关系的基本能力,并在相应的选材和结构设计中体现创新意识;
了解国内外腐蚀监测数据库、标准及文献检索的典型途径,具备金属电化学腐蚀测试与数据分析、评估金属环境腐蚀问题及临界条件的能力;并能够综合金属腐蚀和材料学知识,研究重大工程领域中典型零部件选材设计及防护方案设计,并考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
二、教学内容设计思路
为达到上述教学目标,课程主要内容依据以下原则设计:
在前四章,包括绪论、电化学腐蚀热力学、电化学腐蚀动力学、钝化等章节,强调基本理论、基本概念的讲授,以及基础理论知识在金属腐蚀分析应用中的识别与表达,同时引入小实验和科研成果,增强学习兴趣。
在第五章至第七章,包括局部腐蚀、应力腐蚀和自然环境腐蚀等章节,着重介绍各种腐蚀现象的基本概念,分析前四章基本理论在相应腐蚀现象中的具体应用,结合大量工程案例、标准以及数据库介绍,强调从腐蚀角度解析各种重大工程事故与复杂工程问题的能力。
在第八章金属腐蚀防护与控制中,介绍多种腐蚀防护途径与技术,融入目前腐蚀防护技术研究前沿和工程案例,着重培养解决复杂工程问题的能力。
三、课程特点
课程特别注重理论知识与工程实践的紧密结合。课程从案例教学、标准检索、国家腐蚀平台与数据库等多角度、多层次开展案例教学。从数百篇文献和工程案例中精选了27个案例,讨论对象从日常生活中的热水器至工业国防领域中的大型高端装备;能够增强学生将理论知识应用于解决复杂工程问题的能力,并在实践中关注腐蚀防护与环境关系问题。
其次,将学科前沿和实验过程引入课程教学中,拓展视野、培养学生分析并解决工程问题的能力。课程引入了点蚀原位观察、流体加速腐蚀、超疏水表面制备与耐蚀性等国内外腐蚀防护研究成果的视频与大量研究成果图片,与此同时,课程中的实验视频既包含了盐水电动车、不锈钢钝化膜显色检测、铁钉电偶腐蚀的显色实验等简单有意思的小实验,还涉及金属动电位极化、不锈钢晶间腐蚀等相对复杂的实验介绍与结果分析,有望增强学生实验动手的兴趣与相关能力的培养。