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金屬的氧化膜ppt課件-在線瀏覽

2025-06-24 03:48本頁面
  

【正文】 氧化膜的完整性 MV金屬氧化膜的完整性是具有保護性的必要條件。如堿金屬或堿土金屬的氧化物 MgO、 CaO等。如 W的氧化膜 γ 為 ,其保護性相對較差。如 Al和 Ti的氧化膜的 PB比分別為 ,具有較好的保護性。一定溫度下,不同金屬氧化物可能有不同物態(tài)。因此,氧化膜的保護性取決于下列因素: 可見,在 1000 ℃ 下這三種氧化物中只有 為固態(tài),有保護性,而 Mo和 V的氧化物則無保護性。金屬氧化膜的 PB比在 1~2之間,膜完整,保護性好。金屬氧化物的熔點要高,這樣才不易熔化。金屬氧化膜的熱力學(xué)穩(wěn)定性要高,這樣才不易反應(yīng)。膜的附著性要好,不易剝落。膜與基體金屬的熱膨脹系數(shù)越接近越好。膜中的應(yīng)力要小,以免造成膜的機械損傷。膜的組織結(jié)構(gòu)致密,金屬和 在其中擴散系數(shù)小,電導(dǎo)率低,可以有效地阻礙腐蝕環(huán)境對金屬的腐蝕。金屬高溫氧化過程模型圖示于圖 。根據(jù)氧化反應(yīng)方程 : 可以看出,金屬氧化物 MO可分為下面兩個反應(yīng)物。如銅的氧化過程。如鈦、鋯等金屬的氧化過程。 22OMBB????純金屬的氧化 : 一般形成單一氧化物的氧化膜,但有時也能形成多種不同氧 化物組成的膜,如鐵在空氣中的氧化 (圖 )。一般來說,合金氧化物的保護性比純金屬氧化物的保護性能好。最常見的具有 保護性的氧化膜是 以及稀土氧化物 等。 2 3 2 3 2A l O C r O S iO、 、 2GeO、 2 3 3Y O Y Cr O、氧化物類型和膜中擴散機制 金屬氧化物是由 金屬離子 和 氧離子 組成的離子晶體。但是晶體中只要有 缺陷 如空位,間隙原子,位錯等,離子就能通過晶格缺陷進行擴散。根據(jù)其電導(dǎo)率大小,可將一般化合物分為離子導(dǎo)體和半導(dǎo)體。離子導(dǎo)體中的晶格缺陷是由于熱激發(fā),一些金屬離子從“結(jié)點”遷移,成為間隙原子,而原“結(jié)點”形成晶格空位。實際上屬于這類離子導(dǎo)體的氧化物很少。 陰離子導(dǎo)體 (反 弗倫克爾缺陷 )(圖 ),如 等化合物屬于這一類。 金屬間化合物 (反 肖特基缺陷 )(圖 ),如 等屬于這一類。在晶體內(nèi)存在著過剩的陽離子( )或陰離子( )??筛鶕?jù)金屬氧化物的離子晶體中過剩組分的不同,分為 金屬離子過剩半導(dǎo)體 和 金屬不足型半導(dǎo)體 。氧化物作為整體是電中性的,所以間隙中存在相應(yīng)的電子并在運動著。 25Z n O C d O B e O R a O V O、 、 、 、 、2 2 3 2 2 3 2P b O M o O W O B a S Ti O C d S C r S Ti S、 、 、 、 、 、 、221 / 2O Z n 2e Z nO ?? ? ? ( )ZnO氧化時,間隙離子( )和間隙電子( e)通過 膜向 / 界面遷移,并吸收 而生成 。為了維持晶格的電中性,在 中,如果有一個空位,就以兩個 的比例存在。生成新的 時,導(dǎo)致晶體內(nèi)出現(xiàn)陽離子空位(□ )和電子空穴(□ e)。 2+Ni 3Ni?NiO 3Ni?2O? 2+Ni 2+Ni2+NiNiO2+Ni3Ni? 3Ni?2+Ni( 2)金屬離子不足型半導(dǎo)體( p型半導(dǎo)體): 如 等是金屬離子不足型氧化物,或氧過剩型氧化物。圖 半導(dǎo)體的示意圖。 在高溫氧化時, / 界面上的 與電子作用生成 ,再與 作用生成新的 ,其反應(yīng)如下: 2ONiO 2O?NiO2O2Ni?第四節(jié) 合金的氧化 一、合金氧化的特點 ( 1)合金各組元由于氧的親和力和氧化物中的各金屬離子的遷移率也有差異,因此與氧的親和力大的組元進行選擇性優(yōu)先氧化。 以二元合金為例,考察一下合金可能的氧化形式。 若 B組分向外擴散的速度很 快,氧化初期,即使在二元合金表面上生成了氧化物 AO,但由于 B組分與氧 的親和力大,將發(fā)生 AO+B?A+BO的反應(yīng),在合金的表面形成 BO氧化膜(
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