第一章--金属的高温化学腐蚀-高温腐蚀理论-教学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章 金属的高温化学腐蚀,1概论,2金属的高温腐蚀理论,3金属的高温抗蚀性,4金属高温腐蚀的防护,1、高温化学腐蚀概论,（1）,高温化学腐蚀,是,研究金属和与它接触的 环境介质在高温条件下所发生的界面反应过程的科学。,反应通式：M+(介质)O,2,MO,2,高温腐蚀概论,1 高温化学腐蚀,高温的概念,高温是相对的，与材料的熔点和活性有关；例如：,如：-Fe:熔点909 ，450 以上为高温,如：Al熔点660 ，200 以上为高温,如：-Ti 熔点1660 ，500 以上为高温,一般认为，金属在某一温度下发生了明显的氧化反应，那么这一温度对这种金属材料的氧化而言就属高温。,高温腐蚀概论,（2）,高温腐蚀过程示意图,高温腐蚀概论,界面反应的概念：,气态分子或原子直接与金属表面作用。,高温腐蚀类别：,高温腐蚀概论,高温腐蚀事例一,航空发动机叶片，燃气轮机（复杂气氛：高温氧、硫，磨蚀）,高温腐蚀事例二,原子反应堆热交换器（高温水）,高温腐蚀事例三,石油蒸馏（硫化）,3、高温腐蚀事例,高温腐蚀概论,2 金属高温腐蚀理论,高温氧化研究内容,热力学、动力学、氧化物产物的性质,高温腐蚀锈皮形成,高温氧化物形成过程与组织结构特征,合金的高温腐蚀,合金高温氧化的特点,高温腐蚀理论,讨论氧化-还原条件：,P,O2,-P,O2,0 发生氧化反应,应用：抽真空，氩气或保护气氛,P,O2,-P,O2,0 发生还原反应,应用：火花冶炼，高温焙烧,高温腐蚀理论,根据,G值分析金属氧化的倾向大小,表1-2 金属氧化物在1000下的G值,高温腐蚀理论,一般来讲，热力学分析可以说明纯金属发生氧化的倾向和形成的稳定的氧化物相；对,合金,氧化而言，热力学分析只能说明不同合金元素对氧亲和力的大小。,高温腐蚀理论,（1）氧化动力学测量方法,（a）氧化速度参数表征,金属的消耗量,氧的消耗量,生成的氧化物量,（b）测量方法,质量法（连续或不连续称重）,容量法（注意：氧消耗的影响）,压力法（注意：其它因素对压力的影响）,高温腐蚀理论,电子热天平装置示意图,高温腐蚀理论,高温腐蚀理论,研究在金属表面上氧化随时间的变化规律。,(2)高温氧化动力学规律,直线规律,y=kt 或 dy/dt=k 例：碱金属等,抛物线规律,y =2kt 或 dy/dt=k/y 例：铜、镍等,立方规律 y =3kt 或 dy/dt=k/y 例：镍（400）,对数规律,y=kln(t+C,1,)+C,2,或dy/dt=Aexp(-By),反对数规律 1/y=C-klnt 或dy/dt=Aexp(B/y),恒温条件下氧化随时间的变化规律：,注意：抛物线、立方等规律不适应反应的初始阶段。,高温腐蚀理论,由于氧化皮破裂，造成氧化加重。,铜在500的氧化增重曲线,高温腐蚀理论,不同金属或不同的氧化温度的氧化规律,高温腐蚀理论,（2）氧化物的结构,高温腐蚀理论,纯金属氧化物的结构：,(a)离子型化合物锈皮（离子键，：10E-6）,(b)半导体型化合物锈皮（金属键+离子键）,p-半导体，n-半导体,(c)间隙型化合物锈皮 （金属键）,纯金属氧化物的晶体结构,高温腐蚀理论,NaCl型结构,高温腐蚀理论,许多简单氧化物的晶体结构可看成是：,氧离子按六角或面心立方密排，金属离子占据四面体或八面体的间隙位置。,氧离子,在八面体中金属离子,NiO属p-半导体型，阳离子不足型,NiO结构,高温腐蚀理论,ZrO,2,属n-半导体型，阴离子不足，阳离子过剩；,注意：变价纯金属可能生成尖晶石或多层氧化物膜,金属或合金锈皮按组成特点分类：,高温腐蚀理论,变价金属生成多层氧化物,T,750,C,FeO，Fe3O4，Fe2O3（外层）,休息一下,