金属的高温氧化2 高温腐蚀理论 教学课件

高温腐蚀理论
金属的高温抗蚀性
高温腐蚀理论
金属本身在高温腐蚀环境中，抵制腐 蚀的能力。
（1）金属在高温腐蚀环境中热力学稳定， 不易被氧化；
（2）在Байду номын сангаас属表面能生成一层抑制界面反应 的氧化锈皮。
高温抗蚀锈皮
高温腐蚀理论
具备优良的化学稳定性和相稳定性 锈皮结构致密 连续均匀覆盖在金属表面上 牢固粘结在金属表面上
氧化锈皮的组织结构按形成发展的特点，从 结 构上分为三层：假晶层、过渡层、氧化皮自身结 构层 。（结构相似性） 内部为细晶组织、外部为粗晶组织 温度升高形核率增加，晶粒度细小，
氧化锈皮的缺陷 点缺陷，线缺陷，面缺陷 氧化锈皮的内应力 结构内应力，热应力 氧化锈皮中的扩散 间隙或空位方式扩散
氧化物中的点缺陷
高温腐蚀理论
金属抗高温腐蚀合金化
合金元素的选择氧化 组成尖晶石结构氧化物 改善基体腐蚀产物微观结构
满足的基本条件
高温腐蚀理论
固溶到基体金属中 与氧的亲和力大，能形成更稳定的锈皮； 在表面上保持一定的合金元素活度； 固溶到基体金属中 基体和合金元素与氧的亲和力相当，能形
成两种锈皮； 在表面上保持一定的合金元素活度； 满足Hauffle价法则；
高温腐蚀理论
高温腐蚀理论
氧化物中应力对氧化物膜的破坏
氧化物中的元素扩散
高温腐蚀理论
金属的离子半径远小于氧离子的半径， 这就使金属离子有大的移动率，因而膜 主要是在外表面生长的。此外，阴离子 的半径较非金属的大，自膜的表面向里 扩散的并非氧离子，而是氧原子。
满足菲克扩散定律：
C(x,t) t
D2Cx(x2,t)
纯金属表面可能发生的氧化行为：
生成单一氧化物膜的金属氧化 生成多层膜的金属氧化 生成挥发性氧化物膜 单晶体金属氧化 具有较大溶解度的金属氧化
高温腐蚀理论
高温腐蚀理论
氧离子与金属阳离子在金属表面可能 的形核位置
高温腐蚀理论
高温腐蚀理论
金属氧化锈皮的形成过程包括：晶核形核、和 晶核长大两个阶段；
高温腐蚀理论
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Hauffle价法则：n半导体+低价元素， p半导体+高价元素
高温腐蚀理论
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高温氧化的防护
正确选择材料 控制环境介质 高温预氧化 防护涂层
高温腐蚀防护
高温腐蚀理论
为了满足力学、物理性能的要求，采用 表面涂层。
高温腐蚀防护
高温腐蚀防护
高温腐蚀理论
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金属氧化过程示意图：
高温腐蚀理论
在氧化过程中离子、电子的运动。
高温腐蚀理论
影响高温氧化的因素
金属因素（组成、组织、表面状态） 气体介质因素（介质组成、分压力、
流速） 温度因素（反应速度、扩散、组织结构
变化） 外加应力因素（临界应力）
高温腐蚀理论
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