金属腐蚀与防护课件——高温腐蚀

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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。这里所谓“高温”，是指气相介质是干燥的，金属表面上不存在水膜,因此又称为干腐蚀。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。本章中我们局限在金属和气相环境中的氧作用而发生的高温氧化，反应产物是固态氧化物。1高温氧化的热力学问题高温氧化倾向的判断●●自由焓准则将金属高温氧化反应方程式写成2Me+O2=2MeO当G<0，金属发生氧化，转变为氧化物MeO。G的绝对值愈大，氧化反应的倾向愈大。当G=0，

2、反应达到平衡。当G>0，金属不可能发生氧化；反应向逆方向进行，氧化物分解。自由焓变化G的计算公式是●●氧化物分解压当PO2>pMeO，G<0，金属能够发生氧化，二者差值愈大，氧化反应倾向愈大。当PO2=pMeO，G=0，反应达到平衡。当PO2

3、0180020008.4x10-56.9x10-124.9x10360.00.56x10-308.0x10-243.7x10-161.5x10-112.0x10-83.6x10-61.8x10-43.8x10-34.4x10-13.1x10-389.4x10-312.3x10-211.1x10-157.0x10-123.8x10-94.4x10-71.8x10-53.7x10-41.8x10-461.3x10-371.7x10-268.4x10-202.6x10-154.4x10-121.2x10-99.6x10-89.3x10-61.3x10-684.6x

4、10-562.4x10-407.1x10-311.5x10-245.4x10-201.4x10-166.8x10-149.5x10-125.1x10-429.1x10-302.0x10-221.6x10-195.9x10-142.8x10-113.3x10-91.6x10-7G0T平衡图以G0为纵坐标，T为横坐标，将(7-2)式表示出来，就得到G0T平衡图。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。G0T平衡图是高温氧化体系的相图。从图上很容易求出取定温度下的氧化物分解压。Fe-O体

5、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=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（摄氏度）-2-4-6-8-10-12

6、-14-16-18lgPo2-20-40-60-80-100-120-140-50-40-30-20△Go(Kcal)Fe-O系△Go-T平衡图Fe2O3①③④②⑤⑥Fe3O4FeOFeO1370摄氏度Fe570摄氏度2金属表面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(即Pilling-Bedworth比的简称)。因此P-B比大于1是氧化物具有保护性的必要条件。P-B比=氧化物和金属的体积比金属氧化物V氧化膜V金属V氧化膜V金属KNaCaBaMgAlPbSnk2oNa2OCaOBaOMgOAl2

7、O3PbOSnO20.450.550.640.670.811.281.311.32TiZnCuNiSiCrFeW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）膜有一定的强度和塑性，与基体结合牢固。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

8、性变形、金属基体塑性变形，氧化膜与基体分离，氧化膜破