金属的高温腐蚀页PPT文档

1.8x10-46 1.3x10-37 1.7x10-26 8.4x10-20 2.6x10-15 4.4x10-12 1.2x10-9 9.6x10-8 9.3x10-6
1.3x10-68 4.6x10-56 2.4x10-40 7.1x10-31 1.5x10-24 5.4x10-20 1.4x10-16 6.8x10-14 9.5x10-12
VMe nA/d nAD
氧化物和金属的体积比
金 属 氧 化 物 V氧 化 膜 V金 属
K
k2o
0.45
Na
Na2O
0.55
Ca
CaO
0.64
Ba
BaO
0.67
Mg
MgO
0.81
Al
Al2O3
1.28
Pb
PbO
1.31
Sn
SnO2
1.32
金 属 氧 化 物 V氧 化 膜 V金 属
Ti
Ti2O3
1.48
Fe2O3 ⑥
Fe3O4
-2
-4
⑤
-6
FeO
④ FeO
②
-8
①
-10
-12
③
1370摄
570摄氏度 氏度
-14
Fe
-16
-50 -40 -30
-18
-20
Fe-O系△Go-T平衡图
2 金属表面上的膜
• 膜具有保护的条件 ●●体积条件(P-B比) 氧化物体积VMeO与消耗的金属体积VMe之
比常称为P-B比(即Pilling- Bedworth比的 简称)。因此P-B比大于1是氧化物具有保 护性的必要条件。 P-B比= VMeOM/D Md
（5）6FeO（I）+O2=2Fe3O4 ∆Go=-209700+96.34T
（6）4Fe3O4+O2=6Fe2O3 ∆Go=-119250+67.25T
[注](1)表示熔融态
△Go (Kcal)
0ok 0oC
温度（摄氏度）
400
800
1200
1530
lgPo2
-20 -40 -60 -80 -100 -120 -140
y = kt 直线规律反映表面氧化膜多孔，不完整， 对金属进一步氧化没有抑制作用。
5 575摄氏度
4
增
量
（
米
3
厘
毫
克
2
）
1
551摄氏度 526摄氏度
Me （b）破裂的空泡
Me （c）气体不能透过的微泡
Me （d)剥落
Me （e）切口裂开
氧化膜在成长时发生破坏的几种类型
（根据TOMAWOB）
Me （f）在角和棱边上裂开
• 氧化膜成长的实验规律
膜的成长可以用单位面积上的增重W+/S 表示，也可以用膜厚y表示。在膜的密度均 匀时，两种表示方法是等价的。 ●●膜厚随时间的变化 （1）直线规律
5.1x10-42 9.1x10-30 2.0x10-22 1.6x10-19 5.9x10-14 2.8x10-11 3.3x10-9 1.6x10-7
• G0 T平衡图
以G0为纵坐标，T为横坐标，将(7-2)式表 示出来，就得到G0 T平衡图。每一条直 线表示两种固相之间的平衡关系。直线间 界定的区域表示一种氧化物处于热力学稳 定状态的温度和氧压范围。 G0 T平衡图是高温氧化体系的相图。 从图上很容易求出取定温度下的氧化物分 解压。
金属氧化物的分解压力
温度
oK
300 400
2Ag2O 4Ag+O2
8.4x10-5
6.9x10-1
500
24.9x10
600
360.0
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
各种金属氧化物按下式分解时的分解压力，atm
2Cu2O 4Cu+O2
2PbO 2Pb+O2
2NiO 2Ni+O2
• 表面膜的破坏
●●表面膜中的应力 表面氧化膜中存在内应力。形成应力的原 因是多方面的，包括氧化膜成长产生的应 力，相变应力和热应力。内应力达到一定 程度时，可以由膜的塑性变形、金属基体 塑性变形，氧化膜与基体分离，氧化膜破 裂等途径而得到部分或全部松弛。 ●●膜破裂的几种形式
Me （a）未破裂的空泡
Fe-O体系各氧化反应的∆Go-T关系式
（1）2Fe+O2=2FeO ∆Go=-124100+29.92T
（2）2Fe+O2=2FeO（I） ∆Go=-103950+17.71T
（3）3/2Fe+O2=1/2Fe3O4 ∆Go=-130390+37.37T
（4）6FeO+O2=2Fe3O4 ∆Go=-149250+59.80T
Zn
ZnO
1.55
Cu
Cu2O
1.64
Ni
NiO
1.65
Si
SiO2
1.88
Cr
Cr2O3
2.07
Fe
Fe2O3
2.14
W
ຫໍສະໝຸດ Baidu
WO3
3.35
●● 膜具有保护性的其它条件
（1）膜有良好的化学稳定性。致密、缺陷 少。
（2）膜有一定的强度和塑性，与基体结合 牢固。
（3）膜有一定的强度和塑性，与基体结合 牢固。
2ZnO 2Zn+O2
2FeO 2Fe+O2
0.56x10-30 8.0x10-24 3.7x10-16 1.5x10-11 2.0x10-8 3.6x10-6 1.8x10-4 3.8x10-3 4.4x10-1
3.1x10-38 9.4x10-31 2.3x10-21 1.1x10-15 7.0x10-12 3.8x10-9 4.4x10-7 1.8x10-5 3.7x10-4
第七章 金属的高温氧化
金属的高温氧化是指金属在高温气相环境中和氧 或含氧物质(如水蒸汽、CO2、SO2等)发生化学反 应，转变为金属氧化物。这里所谓“高温”，是
指 气相介质是干燥的，金属表面上不存在水膜,因此 又称为干腐蚀。 在大多数情况下，金属高温氧化生成的氧化物是 固态，只有少数是气态或液态 。本章中我们局限 在金属和气相环境中的氧作用而发生的高温氧化 ，反应产物是固态氧化物。
1 高温氧化的热力学问题
• 高温氧化倾向的判断 ●●自由焓准则
将金属高温氧化反应方程式写成
2Me + O2 = 2MeO 当G < 0，金属发生氧化，转变为氧化物MeO。
G 的绝对值愈大，氧化反应的倾向愈大。 当G = 0，反应达到平衡。
当G > 0，金属不可能发生氧化；反应向逆方 向进行，氧化物分解。
自由焓变化G的计算公式是
GG0 RTl n1 PO2
●●氧化物分解压
G RTln PMeO PO2
当差PO值2>愈pM大eO，，氧G化<反0应，倾金向属愈能大够。发生氧化，二者 当PO2= pMeO，G = 0，反应达到平衡。
当而P是O2氧< p化M物eO，分解G。< 0，金属不可能发生氧化，