金属高温腐蚀与防护.ppt

第一章 金属的高温腐蚀与防护;金属的高温腐蚀与防护;赶尔仔枣廊基事揖隶花待亡跳溺串旦钩宇紫帝婉蒂旺际妮烦接哦凸亥卑晒金属高温腐蚀与防护金属高温腐蚀与防护;;金属高温腐蚀的分类;高温气体腐蚀;? 液态介质 　液态溶盐－硝酸盐、硫酸盐、氯化物、碱… 　低熔点的金属氧化物－V2O5 、Na2O… 　液态金属：Pb、Sn、Bi、Hg… ? 特点 　电化学腐蚀（溶盐腐蚀） 　化学腐蚀（低熔点的金属氧化物 　　　　　　　 和熔融金属的腐蚀）;金属固体介质腐蚀;1.1 高温腐蚀热力学;金属单一气体高温腐蚀热力学;由于MO2和M均为固态物质，活度均为1 ;? 已知温度T 时的标准吉布斯自由能变化值 ? 可以得到该温度下金属氧化物的分解压 ? 将其与环境中的氧分压作比较 ? 可判断金属氧化反应的方向 ;ΔG0：金属氧化物的标准生成自由能;? ΔG0－T 图： 判断高温腐蚀热力学倾向 ? 1944年Ellingham 一些氧化物的ΔG0－T图 ? 1948年Richardson和Jeffes 添加了pO2、pCO/pCO2、 pH2/pH2O三个辅助坐标 ? 直接读出给定温度（T）下， 金属氧化反应的ΔG0值 ;? ΔG0值愈负，则该金属的氧化物愈稳定 　判断金属氧化物在标准状态下的稳定性 　预示一种金属还原另一种金属氧化物的可能性 　 位于图下方的金属可以还原上方金属的氧化物 　 ? C可以还原Fe的氧化物但不能还原Al的氧化物 ? “选择性氧化” ——合金表面氧化物的组成 　合金氧化膜主要由图下方合金元素的氧化物所组成 ;1. 各直线：相变 　熔化、沸腾、升华和晶型转变 　在相变温度处，特别是沸点处， 　直线发生明显的转折 ——体系在相变时熵发生了变化 2. 直线的斜率：-ΔSΘ 　氧化反应熵值变化； 　氧是气体，其熵值比凝聚相大 　ΔSΘ一般为负值，从而直线斜率为正值 　温度越高，氧化物的稳定性越小。 ;3. 两条特殊直线 　– CO2的直线几乎与横坐标平行， 　　表明CO2的稳定性几乎不依赖于温度 　– CO的直线斜率为负， 　　CO的稳定性随温度升高而增大 4. 周围的几条直线，O点、H点和C点 ;;? 从pO2坐标可以直接读出给定温度下 　金属氧化物的分解压 ? 具体作法： ? 从最左边竖线上的基点“O”出发 ? 与所讨论的反应线在给定温度的交点 　做一直线 ? 由该直线与坐标上的交点 　直接读出所求的分解压。 ;;? 环境为CO和CO2，或者H2和H2O时， 　环境的氧分压由如下反应平衡决定： 　　2CO ＋ O2＝2CO2 　　2H2＋ O2＝2H2O ? 分别由图中的“C”或“H”点出发 ? 与所讨论的反应线在给定温度的交点做直线 ? 由直线分别与pCO/pCO2和pH2/pH2O坐标的交点 ;;? CO2和H2O气体常见的氧化性介质 ? 与氧一样都可使金属生成同样的金属氧化物： 　　M ＋ CO2 → MO ＋ CO 　　M＋ H2O → MO＋ H2 ? CO或H2的生成　　　金属被氧化了 ? pCO/pCO2和pH2/pH2O的值在一定程度上 决定了腐蚀气体的“氧化性”的强弱 ;（5）处于ΔG0－T图下部的金属 　 均可还原上部的金属氧化物 ? 例如，能强烈抑制钢遭受气体腐蚀的铬、铝、硅等氧化物的ΔG0－T线均在铁的氧化物ΔG0－T线的下部，含有这些元素的钢的氧化物膜，往往是由铬、铝、硅等元素的氧化物组成的 ;例：在1600℃时，NiO在多高的真空度下才能发生热分解？ 解：从ΔG0－T图中的O点开始， 　通过在2Ni＋O2＝2NiO直线上 　横坐标为1600℃ 的点作直线， 　使它与pO2轴相交， 　即可求的pO2~1.2×10-4atm。 　当真空度高于1.2×10-4atm时， 　NiO才有可能热分解 ;;例：找出在1620℃时Al2O3的分解压， 　　并确定该温度下平衡气体CO/CO2组分的比值。 解：在Al氧化反应直线上找与横坐标为1620℃相交的　S点，将O点与S点连接，并延长到与pO2轴相交，pO2＝10-20atm，即Al2O3的分解压 　将C点与S点连接，并延长到与pCO/pCO2轴相交， 　得pCO/pCO2 ＝1.6×106， 　即CO/CO2组分的比值 ;? 1620℃时Al2O3的分解压相当小 　　在空气中相当稳定 　　pO210-20atm， Al2O3才能分解 　　真空度必须高于10-20atm，目前尚无法实现 ? 平衡态时CO/CO2组分的比值相当大 　该温度下，即使采用商用的纯CO， 　所含CO2量也比上述平衡态含量多 　不可能从Al2O3中还原出Al 　 Al2O3相当稳定 ;;? ΔG0 　判断金属氧化物的高温化学稳定性 氧化物的熔点、挥发性