凯特冶金机械说说耐热钢与高温合金
来源:www.jjkaite.com 发布时间:2015-10-30
大多数金属能与氧反应形成氧化物,氧化物的形成速度随温度升高而明显增加,因此高温下金属的氧化速度很快。若形成的氧化物是挥发性氧化物,则金属就不断损失。但大多数金属氧化物不容易挥发,使金属表面覆盖一层氧化膜,这层氧化膜会阻碍金属与氧的进一步反应,使氧化反应速度逐渐降低。氧化膜对金属的保护性由下述因素决定:
①氧化膜的性质
氧化膜形成后,继续氧化要求氧扩散到膜/金属界面,或金属扩散到膜/气界面,反应才能继续,金属或氧在膜中的扩散一般均通过空位扩散机制进行,因此氧化物中空位缺陷越多,扩散越快,氧化速度就越快。
FeO、NiO的实际化学式可写为Fe0.95O或Ni0.999O,即氧化物中存在明显的金属空位,金属离子或氧很容易借助这些空位向外或向内扩散,使得氧化反应能够保持一定的速度,因此膜的保护性差。
②氧化膜的致密性与膜中的应力
氧化膜的致密性由氧化膜体积与被氧化的金属体积之比值来决定,可以用Pilling-Bedworth比(PBR)来表示形成氧化物以后造成的体积变化:PBR=氧化物中每个金属离子体积/金属中每个金属原子体积;PBR>1,即金属转变为氧化物后体积增大,膜中产生压应力;PBR<1,即金属转变为氧化物后体积减小,膜中产生张应力,不能形成连续膜;PBR在1~2之间最好,这时的压应力有利于膜的致密性。PBR过大导致膜中应力过大,膜也容易破裂。
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