金屬的氧化膜ppt課件(參考版)
2025-05-10 03:48本頁(yè)面
【正文】 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 。缺陷的特點(diǎn)是：①空位成套出現(xiàn)；②晶體的體積增加。 弗倫克爾（ Frenkel）缺陷： 如果在晶格熱振動(dòng)時(shí)，一些能量足夠大的原子離開(kāi)平衡位置后，擠到晶格的間隙中，形成間隙原子，而原來(lái)位置上形成空位，這種缺陷稱(chēng)為弗倫克爾缺陷， 缺陷的特點(diǎn)是：①間隙原子和空位成對(duì)出現(xiàn)；②缺陷產(chǎn)生前后，晶體體積不變。為了防止氫腐蝕，常加入 Nb、 Ti等元素等碳化物形成元素。 （ 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。 （ 4） Ni、 Cu、 Al、 Si、 Ti、 Cr（ ω Cr18%）能減輕鋼的滲碳作用。 （ 2） Nb、 Ti、 V、 Cr、 Mo、 W等元素能防止鋼的氫腐蝕。由此可見(jiàn)，合金化是提高鋼的抗氧化性的重要途徑。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 FeO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(jià)規(guī)律，加入低價(jià)合金元素控制晶格缺陷，則氧化和硫化速度應(yīng)減小。 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(gè)膜厚的 90%，其抗氧化性急劇下降。 （ 2）局部氧化膜在合金與氧化膜間沿晶界樹(shù)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。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(zhǎng)。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。擴(kuò)散控制的氧化速度將上升。擴(kuò)散控制的氧化速度下降。擴(kuò)散控制的氧化速度將下降。擴(kuò)散控制的氧化速度將上升。 根據(jù)氧化物的晶格類(lèi)型，添加不同的合金元素，或合金中的其他元素?fù)诫s到氧化膜中，將會(huì)改變晶體中的缺陷濃度，減少晶格缺陷濃度，增強(qiáng)合金的抗氧化能力。 （ 3）其中離子的擴(kuò)散速度要小。為了增加抗氧化性，對(duì)氧化膜來(lái)說(shuō)，以下條件是必要的： （ 1）尖晶石的熔點(diǎn)要高。譬如，耐熱鋼中 WCr＞ 10%，可形成尖晶石型復(fù)合氧化物 FeCr2O4。鉻、鋁和硅是提高鋼抗氧化性能的極為重要的的合金元素。含 Si量達(dá)%的 FeSi合金，于 1000℃ 下加熱，在極薄的 膜下能生成白色的 膜，也有很好的抗氧化性能。 表 中列出了在一些基體金屬中產(chǎn)生選擇性氧化所需的合金化元素的量。 （ 1）加入的合金元素和氧的親和力必須大于基體金屬與氧的親和力。這種現(xiàn)象稱(chēng)為 選擇性氧化 。 通過(guò)選擇性氧化生成優(yōu)異的保護(hù)膜 通過(guò)加入和氧親和力大的合金元素的優(yōu)先氧化，生成致密而生長(zhǎng)緩慢的氧化膜。一般很少使用貴金屬，而是使用第二類(lèi)抗氧化金屬的性質(zhì)，通過(guò)合金化來(lái)提高鋼及合金的抗氧化性能。若 AB兩組分與氧的親和力接近時(shí)，生成兩種氧化 物的化合物（圖 ）；但若合金的組分不等于化合物的組 成比時(shí)，將形成 多種氧化膜層。 一部分 Ni被 Co所置換，生成 NiO結(jié)構(gòu)的氧化膜。 圖 CuSi合金在空氣中氧化時(shí)的示意圖（ 700℃ ） （ 2）兩種氧化物生成固溶體。 B則在鄰近氧化膜的合金中富集，向內(nèi)擴(kuò)散，形成內(nèi)層 BO，結(jié)果形成混合氧化膜。由于互不溶解， B不向 AO層中遷移。 圖 基體金屬 A氧化生成的氧化膜 2．合金的兩組分同時(shí)氧化 當(dāng) AB兩組分對(duì)氧的親和力相差不大，且環(huán)境的氧壓比兩組分氧化物的分解壓都大時(shí)，使合金的兩組分同時(shí)氧化。 有兩種形態(tài)：一是在氧化物 AO膜中混有合金化組分 B（圖 ）；另一是在鄰近 AO層的合金層中的 B組分含量比正常的多，即 B組分在合金層中發(fā)生了富集（圖 ）。 可利用這一現(xiàn)象來(lái)制造彌散合金。 圖 AB二元合金中只有 B元素氧化
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