金屬與合金的高溫氧化(參考版)
2025-02-24 09:34本頁面
【正文】 合金氧化及抗氧化原理 二、提高合金抗氧化性的途徑 （ 3） 通過選擇性氧化生成優(yōu)異的保護膜 加入的合金元素與氧優(yōu)先發(fā)生選擇性氧化，從而形成保護性的氧化膜，避免基體金屬的氧化。 合金氧化及抗氧化原理 二、提高合金抗氧化性的途徑 （ 2） 生成具有保護性的穩(wěn)定新相 加入能夠形成具有保護性的尖晶石型化合物元素，如 FeCr的Cr%10%時，生成 FeCr2O4。另外，在高溫下反應物質的擴散速度加快，氧化層出現的孔洞、裂縫等也加速了氧的滲透，因此大多數金屬在高溫下總的趨勢是氧化，而且氧化速度大大增加 。 高溫氧化動力學 等效原電池 影響金屬氧化的因素 一、合金元素對氧化速度的影響 （ 1）合金元素對金屬過剩型氧化膜氧化速度的影響 n型半導體氧化速度受間隙金屬離子的數目支配，如 ZnO的增長速度符合質量作用定律 （ 2）合金元素對金屬不足型氧化膜氧化速度的影響 p型半導體氧化物導電性受電子空位支配，而氧化速度受離子空位支配。 （ 1）膜要致密、連續(xù)、無孔洞，晶體缺陷少； （ 2）穩(wěn)定性好，蒸氣壓低，熔點高； （ 3）膜與基體的附著力強，不易脫落； （ 4）生長內應力??； （ 5）與金屬基體具有相近的熱膨脹系數； （ 6）膜的自愈能力強。從 H點分別與相應的交點連線，并延長交于 pH2/pH2O軸。 Δ Gθ—T平衡圖 ?兩條特殊直線 – CO2的直線幾乎與橫坐標平行，表明 CO2的穩(wěn)定性幾乎 不依賴于溫度 – CO的直線斜率為負， CO的穩(wěn)定新隨溫度升高而增大 ?周圍的幾條直線， O點、 H點和 C點 Δ Gθ—T圖使用說明 例： 由 Δ G0－ T圖比較 Al和 Fe在 600℃ 下發(fā)生氧化的可能性，并判斷一種金屬還原另一種金屬氧化物的可能性。22lnOOT ppRTΔG ? 金屬高溫氧化的熱力學基礎 二、金屬氧化物的高溫穩(wěn)定性 1. Δ Gθ—T平衡圖 Δ Gθ： 金屬氧化物的標準生成自由能 Δ Gθ=RT ln Po2 (25) 已知 T 時的 Δ Gθ,?Po2， ?與 P’o2比較， ?氧化反應的方向。Me? 39。22OMeM eOpQ????2MeO?Me?2Op39。39。221ln1lnOOT pRTpRTΔG ??? Q為逸度商（活度商、分壓商）， 、 分別為 MeO Me在 T平衡時的活度， 為 T平衡時 MeO2的分解壓； 、 分別為 MeO Me的活度， 為氣相中的 O2分壓。 ?狹義概念： 金屬與環(huán)境中的氧反應形成氧化物的過程。第二章 金屬與合金的高溫氧化 金屬高溫氧化的熱力學基礎 金屬氧化膜 氧化膜離子晶體缺陷
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