金属的高温腐蚀与防护课件.ppt

? 氧化物的挥发性 　在一定的温度下， 　物质均具有一定的蒸气分压。 　氧化物蒸气分压的大小能够衡量氧化物在该温度下固相的稳定性。 　氧化物挥发时的自由能变化为： 　　　ΔG0 = ?RT ln p蒸气 　蒸气压与温度的关系，可由Claperlon关系式得出 　S0－标准摩尔熵； H0 －标准摩尔焓； V －氧化物的摩尔体积 若固体的体积可以忽略不计，并将蒸气看成理想气体: ? 氧化物的蒸发热愈大则蒸气压愈小，氧化物愈稳定 ? 蒸气压随温度升高而增大，即氧化物固相的稳定性随温度升高而下降 ? 高温腐蚀中形成的挥发性物质→加速腐蚀过程 低熔点易挥发氧化物的产生往往造成灾难性高温腐蚀 * * * 在此处键入公式。〖_^ 〗 * * * 第一章 金属的高温腐蚀与防护 1.1 高温腐蚀热力学 1.2 金属氧化物的结构和性质 1.3 金属氧化过程的动力学 1.4 合金的氧化 1.5 其他类型的金属高温腐蚀 1.6 高温防护涂层 金属的高温腐蚀与防护 ? 金属的高温腐蚀 　金属在高温下与环境介质发生化学或电化学反应，导致金属材料变质或破坏的过程。 ? 广义的金属高温腐蚀： 高温氧化 　　　（金属腐蚀= 失电子氧化过程） ? 狭义的金属高温腐蚀： 　金属与环境中的氧反应形成氧化物的过程 金属高温腐蚀的分类 ? 根据腐蚀介质的状态分为三类： 　　高温气态腐蚀 　　高温液态腐蚀 　　高温固体介质腐蚀 高温气体腐蚀 ? 气态介质 　单质气体分子：O2、H2 、N2、F2、Cl2… 　非金属化合物气态分子：H2O、CO2、　　 　　　　　　　　　　SO2、H2S、CO… 　金属氧化物气态分子：MoO3、V2O5… 　金属盐气态分子NaCl、Na2SO4… ? 特点 　初期为化学腐蚀，后期为电化学腐蚀 ? 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 ? 固态介质 　固态燃灰及燃烧残余物中的各种金属氧化的、非金属氧化物和盐的固体颗粒， 　如C，S，V2O5，NaCl等 ? 特点 　高温磨蚀 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：金属氧化物的标准生成自由能 氧化物分解压 ? 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 一些氧化物的ΔG0－T　 ΔG0－T 图 ? 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。 ΔG0－T 图使用说明 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