金屬腐蝕與防護(hù)課件――高溫腐蝕.ppt

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1、第七章金屬的高溫氧化金屬的高溫氧化是指金屬在高溫氣相環(huán)境中和氧或含氧物質(zhì)(如水蒸汽、CO2、SO2等)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傺趸铩＿@里所謂“高溫”，是指氣相介質(zhì)是干燥的，金屬表面上不存在水膜,因此又稱為干腐蝕。在大多數(shù)情況下，金屬高溫氧化生成的氧化物是固態(tài)，只有少數(shù)是氣態(tài)或液態(tài)。本章中我們局限在金屬和氣相環(huán)境中的氧作用而發(fā)生的高溫氧化，反應(yīng)產(chǎn)物是固態(tài)氧化物。1高溫氧化的熱力學(xué)問題高溫氧化傾向的判斷●●自由焓準(zhǔn)則將金屬高溫氧化反應(yīng)方程式寫成2Me+O2=2MeO當(dāng)?G<0，金屬發(fā)生氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸颩

2、eO。?G的絕對值愈大，氧化反應(yīng)的傾向愈大。當(dāng)?G=0，反應(yīng)達(dá)到平衡。當(dāng)?G>0，金屬不可能發(fā)生氧化；反應(yīng)向逆方向進(jìn)行，氧化物分解。自由焓變化?G的計算公式是●●氧化物分解壓當(dāng)PO2>pMeO，?G<0，金屬能夠發(fā)生氧化，二者差值愈大，氧化反應(yīng)傾向愈大。當(dāng)PO2=pMeO，?G=0，反應(yīng)達(dá)到平衡。當(dāng)PO2

3、2Ni+O22ZnO2Zn+O22FeO2Fe+O23004005006008001000120014001600180020008.4x10-56.9x10-124.9x10360.00.56x10-308.0x10-243.7x10-161.5x10-112.0x10-83.6x10-61.8x10-43.8x10-34.4x10-13.1x10-389.4x10-312.3x10-211.1x10-157.0x10-123.8x10-94.4x10-71.8x10-53.7x10-41.8x10-

4、461.3x10-371.7x10-268.4x10-202.6x10-154.4x10-121.2x10-99.6x10-89.3x10-61.3x10-684.6x10-562.4x10-407.1x10-311.5x10-245.4x10-201.4x10-166.8x10-149.5x10-125.1x10-429.1x10-302.0x10-221.6x10-195.9x10-142.8x10-113.3x10-91.6x10-7?G0?T平衡圖以?G0為縱坐標(biāo)，T為橫坐標(biāo)，將(7-2)式表示

5、出來，就得到?G0?T平衡圖。每一條直線表示兩種固相之間的平衡關(guān)系。直線間界定的區(qū)域表示一種氧化物處于熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)的溫度和氧壓范圍。?G0?T平衡圖是高溫氧化體系的相圖。從圖上很容易求出取定溫度下的氧化物分解壓。Fe-O體系各氧化反應(yīng)的?Go-T關(guān)系式（1）2Fe+O2=2FeO?Go=-124100+29.92T（2）2Fe+O2=2FeO（I）[注](1)表示熔融態(tài)?Go=-103950+17.71T（3）3/2Fe+O2=1/2Fe3O4?Go=-130390+37.37T（4）6FeO+O2=

6、2Fe3O4?Go=-149250+59.80T（5）6FeO（I）+O2=2Fe3O4?Go=-209700+96.34T（6）4Fe3O4+O2=6Fe2O3?Go=-119250+67.25T0ok0oC40080012001530溫度（攝氏度）-2-4-6-8-10-12-14-16-18lgPo2-20-40-60-80-100-120-140-50-40-30-20△Go(Kcal)Fe-O系△Go-T平衡圖Fe2O3①③④②⑤⑥Fe3O4FeOFeO1370攝氏度Fe570攝氏度2金屬表面

7、上的膜膜具有保護(hù)的條件●●體積條件(P-B比)氧化物體積VMeO與消耗的金屬體積VMe之比常稱為P-B比(即Pilling-Bedworth比的簡稱)。因此P-B比大于1是氧化物具有保護(hù)性的必要條件。P-B比=氧化物和金屬的體積比金屬氧化物V氧化膜V金屬V氧化膜V金屬KNaCaBaMgAlPbSnk2oNa2OCaOBaOMgOAl2O3PbOSnO20.450.550.640.670.811.281.311.32TiZnCuNiSiCrFeW金屬氧化物Ti2O3ZnOCu2ONiOSiO2Cr2O3F

8、e2O3WO31.481.551.641.651.882.072.143.35●●膜具有保護(hù)性的其它條件（1）膜有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。致密、缺陷少。（2）膜有一定的強(qiáng)度和塑性，與基體結(jié)合牢固。（3）膜有一定的強(qiáng)度和塑性，與基體結(jié)合牢固。表面膜的破壞●●表面膜中的應(yīng)力表面氧化膜中存在內(nèi)應(yīng)力。形成應(yīng)力的原因是多方面的，包括氧化膜成長產(chǎn)生的應(yīng)力，相變應(yīng)力和熱應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力達(dá)到一定程度時，可以由膜的塑性變形、金屬基體塑性變形，氧化膜與基體分離，氧化膜破