金屬的氧化膜ppt課件-資料下載頁
2025-05-07 03:48本頁面
【正文】 過剩型半導(dǎo)體（如 ZnO） 1）晶格中加入較低價的金屬離子，使間隙金屬離子濃度增加，過剩間隙電子減少。擴(kuò)散控制的氧化速度將上升。 2）反之，加入較高價金屬離子使間隙金屬離子濃度降低，過剩電子增多。擴(kuò)散控制的氧化速度將下降。 （ 2）金屬不足型半導(dǎo)體（ NiO） 1）加入較低價陽離子使金屬離子空位濃度下降，而電子空穴數(shù)上升。擴(kuò)散控制的氧化速度下降。 2）相反，加入較高價陽離子使金屬離子空位濃度增加，而電子空穴濃度減少。擴(kuò)散控制的氧化速度將上升。 —— 哈菲原子價規(guī)律 4．增強(qiáng)氧化物膜與基體金屬表面的附著力 在耐熱鋼及耐熱合金中加入稀土元素能顯著地提高抗氧化能力。例如，在 FeCrAl電熱合金中加入稀土元素 Ce、 La、 Y等，都能顯著地提高它們的使用溫度及壽命。其主要原因就是因為加入稀土元素后，增強(qiáng)了氧化膜與基體金屬的結(jié)合力，使氧化膜不易脫落。一般認(rèn)為，加入這些微量元素之后，可能起到以下幾種作用： （ 4）稀土元素加入改變氧化膜的生長。 （ 1）加入這些特殊微量元素，使得外層的 Cr2O3膜成為保護(hù)性更好的膜。 （ 2）局部氧化膜在合金與氧化膜間沿晶界樹枝狀地深入到合金內(nèi)部，起“釘 扎”作用，改善了膜的結(jié)合力。 （ 3）在 Cr2O3和尖晶石型氧化物發(fā)生分裂、形成非均勻體系時，稀土元素的 存在能使膜成為均勻的混合單一層，從而變成保護(hù)性的膜。 三、耐熱鋼 鐵的高溫氧化 鐵在 570℃ 以下有良好的抗氧化性：溫度低于 570℃ ，鐵的氧化皮是由 Fe3O4 和 Fe2O3組成；高于 570℃ 由 FeO、 Fe2O3和 Fe3O4組成，其中 FeO層最厚，約占整個膜厚的 90%，其抗氧化性急劇下降。 純鐵是不耐高溫氧化的，為了提高其抗高溫氧化性，可按合金化的途徑制得耐熱合金。由于 FeO和 FeS均為金屬不足的 p型半導(dǎo)體，若采用哈菲原子價規(guī)律，加入低價合金元素控制晶格缺陷，則氧化和硫化速度應(yīng)減小。但一價堿金屬不溶于鐵，因此，只好用其他三個途徑。譬如， FeCr合金在高溫下發(fā)生鉻的選擇性氧化及生成尖晶石型氧化物 FeOCr2O3 =FeCr2O4 ，都顯著提高鋼的抗氧化性能。由此可見，合金化是提高鋼的抗氧化性的重要途徑。 2．鋼的抗高溫氧化性能 （ 1） Cr、 Al、 Si等元素能提高鋼的抗高溫氧化及硫化的能力。 （ 2） Nb、 Ti、 V、 Cr、 Mo、 W等元素能防止鋼的氫腐蝕。 （ 3） Ni、 Co、 Cu等元素能耐高溫滲氮。 （ 4） Ni、 Cu、 Al、 Si、 Ti、 Cr（ ω Cr18%）能減輕鋼的滲碳作用。 （ 5） Ni、 Mn、 N等元素能穩(wěn)定鋼中的奧氏體組織。 （ 6） Mo、 W、 V、 Nb、 Ti、 Al、 Si等元素在高溫下能提高鋼的高溫持久強(qiáng)度及抗蠕 變形能。 鋼中最為常見的合金元素的作用如下： 無論是提高鋼的抗高溫氧化，還是抗高溫硫化， Cr、 Al、 Si是提高鋼的高溫綜合性能的有效元素。為了防止氫腐蝕，常加入 Nb、 Ti等元素等碳化物形成元素。耐熱鋼中加 Ni，對抗高溫強(qiáng)化雖無作用，但有利于獲得奧氏體組織，使鋼具有很好的強(qiáng)度和韌性，也提高了鋼的加工性能和高溫抗蠕變形能。 弗倫克爾（ Frenkel）缺陷： 如果在晶格熱振動時，一些能量足夠大的原子離開平衡位置后，擠到晶格的間隙中，形成間隙原子，而原來位置上形成空位，這種缺陷稱為弗倫克爾缺陷， 缺陷的特點是：①間隙原子和空位成對出現(xiàn)；②缺陷產(chǎn)生前后，晶體體積不變。 肖特基（ Schottky）缺陷： 如果正常格點上的原子，在熱起伏過程中獲得能量離開平衡位置且遷移到晶體的表面，在晶體內(nèi)正常格點上留下一套空位，這就是肖特基缺陷。缺陷的特點是：①空位成套出現(xiàn)；②晶體的體積增加。例如 NaCl晶體中，產(chǎn)生一個 Na+空位時，同時要產(chǎn)生一個 Cl空位。 圖 ZnO和 n型半導(dǎo)體的理想晶體 a）純 ZnO b） Li離子加入的影響 c） Al離子加入的影響 圖 NiO和 p型半導(dǎo)體的理想結(jié)構(gòu) a）純 ZnO b） Li離子加入的影響 c） Cr離子加入的影響
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1