金属腐蚀理论及其控制课件.ppt

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1、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。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。高温氧化的热力学问题高温氧化倾向的判断G0T平衡图金属表面上的膜膜具有保护性的条件表面膜的破坏氧化膜生长的实验规律高温氧化理论简介氧化膜的电化学性质氧化膜成长的电化学历程合金的氧化铁的高温氧化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2Me+O2=2MeO(高温)G<0，金属发生氧化。G=0，反应达到平衡。G>0，金属不可能发生氧化；反应向逆方向进行，氧

2、化物分解。计算公式●●氧化物分解压PO2>pMeO，G<0，金属能够发生氧化。PO2=pMeO，G=0，反应达到平衡。PO20，金属不可能发生氧化，而是氧化物分解。金属氧化物的分解压力各种金属氧化物按下式分解时的分解压力，atm温度oK2Ag2O4Ag+O22Cu2O4Cu+O22PbO2Pb+O22NiO2Ni+O22ZnO2Zn+O22FeO2Fe+O23004005006008001000120014001600180020008.4x10-56.9x10-124.9x10360.00.56x10-308.0x10-243.7x10-161.5x

3、10-112.0x10-83.6x10-61.8x10-43.8x10-34.4x10-13.1x10-389.4x10-312.3x10-211.1x10-157.0x10-123.8x10-94.4x10-71.8x10-53.7x10-41.8x10-461.3x10-371.7x10-268.4x10-202.6x10-154.4x10-121.2x10-99.6x10-89.3x10-61.3x10-684.6x10-562.4x10-407.1x10-311.5x10-245.4x10-201.4x10-166.8x10-149.5x10-125.1x10-42

4、9.1x10-302.0x10-221.6x10-195.9x10-142.8x10-113.3x10-91.6x10-7返回G0T平衡图G0为纵坐标，T为横坐标，得到G0T平衡图(是高温氧化体系的相图)。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。从图上很容易求出取定温度下的氧化物分解压。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）[注](1)表示熔融态∆Go=-103950+17.71T（3）3/2Fe+O2

5、=1/2Fe3O4∆Go=-130390+37.37T（4）6FeO+O2=2Fe3O4∆Go=-149250+59.80T（5）6FeO（I）+O2=2Fe3O4∆Go=-209700+96.34T（6）4Fe3O4+O2=6Fe2O3∆Go=-119250+67.25T0ok0oC40080012001530温度（℃）-2-4-6-8-10-12-14-16-18LgPo2-20-40-60-80-100-120-140-50-40-30-20△Go(Kcal)△G0-T平衡图(Fe-O体系)Fe2O3①③④②⑤⑥Fe3O4FeOFeO1370℃Fe570℃返回金属表面

6、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。因此P-B比大于1是氧化物具有保护性的必要条件。氧化物和金属的体积比(P-B比)金属氧化物V氧化膜V金属V氧化膜V金属KNaCaBaMgAlPbSnk2ONa2OCaOBaOMgOAl2O3PbOSnO20.450.550.640.670.811.281.311.32TiZnCuNiSiCrFeW金属氧化物Ti2O3ZnOCu2ONiOSiO2Cr2O3Fe2O3WO31.481.551.641.651.882.072.143.35●膜具有保护性的其它条件（1）膜有良好的

7、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）膜与基体金属的热膨胀系数差异小。返回表面膜的破坏●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。Me（a）未破裂的空泡Me（d)剥落Me（f）在角和棱边上裂开膜破裂的集中形式Me（b）破裂的空泡Me（c）气体不能透过的微泡Me（e）切口裂开返回氧化膜成长的实验规律膜