合金选择氧化理论的研究进展.pdfVIP

合金选择氧化理论研究进展 马静12何业东1王德仁1高唯3 1北京科技大学，北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室，北京】00083 2河北科技大学，材料学院，石家庄050054 3The ofChemicaland ofAuckland，SchoolMaterial Zealand University Engineering，New 摘要：本×综述一J合金选扦氧化理论的发展状况。分析了Wagner对合金氧化理论的重要贞献， 同时还探时了Wagner的合金内／外氧化转变理论和合金选择氧化理论在深入研究中所表现出的 局限性以及两理论在逻辑上产生的矛盾。大量的实验结果表明，合金的氧化总是从表面开始的， 台金表面氧化物的形核与长大行为决定着合金是否发生内氧化。由此，提出了合金由外氧化向 内氧化转变的模型，该模型有助于解释更多的实验现象，但仍需深入研究。 关键词：台金选择氧化，内氧化，外氧化 1前言 合金自0抗高温氧化的能力主要取决于合金表面生成氧化膜的性质，只有生成选扦性的氧化 fl{{吕、氧化铬、氧化硅等氧化膜，合金才有可能获得保护，而内氧化物的生成将导致合金高温氧 化加述，基体性能恶化”。1。因而研究合金的选择氧化机理对于提高合金的抗高温氧化性能具有 十分重要的意义。 Wagner在合金的高温氧化理论上做出了卓越的贡献。Wagner关于合金由内氧化向外氧化 转变的理论和台金选择氧化理论13-61构成了台金高温氧化理论的重要基础。目前，合金高温氧化 然而，人们发现仍然有许多现象很难用已有的理论解释清楚。因此，有必要对已有合金高温氧 化的理论进fi综合评价，分析其存在的不足和局限性，不断地提出问题和研究问题，台金高温 氧化的理论才能不断地得到发展。 2 Wagner的合金氧化理论 2．1台金由内氧化向Jl-g化转变的理论 1959年提出合金由内氧化向外氧化转变的理论口1，该理论假定A．B二元合金， Wagner]i 拄只有较i舌泼n々B绲元发生氧化，而较贵金属A不发生氧化的条件下，推导出合金内氧化向外 氧化转变所需的溶质元素B的最低临界含量为： Ⅳ。millL,c209，N。S，D圳oVw]” (·) 按j!HU!理论，当台金溶质含奄超过此临界值时，析出的内氧化物的体积比大于临界体积比 98，发生f々氧化颗粒的横向生f=乏，彼此相互连接起来，最终形成一层近续的氧化物层，阻Jr内 氧化fi0进～步发生，即合金的外表面形成一层连续Pt,J]Jb氧化层，发生所谓的“合金由内氧化向 外氧化转变”。 不同氯分ni(10—10-7atm)r发生内氧化向外氧化转变进行了研究1”，实验结果与理论有较好 146— 的一致性。 2．2Wagner选择氧化理论 Wagner的合金选择氧化理论从合金的表面形核与生长入手，在A、B二种组元均可发生 氧化生成各白氧化物的氧压F推导出A·B二元合金表面上只生成B的氧化膜所需的B临界含 量为： 伊《彘㈦％ ㈤ 式中：n，是合金的摩尔体积；磊是B原子的氧化价态；Mo是氧原子的摩尔质量；D8是B在 合金中的扩散系数：b是在纯B上生成BO时的抛物线速度常数。 Wagner进一步分析了在氧化的初始阶段，AO、BO将同时在合金外表面上生成的情况。 随着合金中B组元含量的增加，AO-BO两相区中BO的体积分数也将增加，当 ， 、“ No≥Ⅳ一(黑)“ (3) 其中g=D?／D：，r=D／D了时，合金表面上只生成BO。 明：对f 往存在较大的偏差。此外对于一些合金体系，在达到Wagner选择氧化临界含