金属在某些环境中的腐蚀课件.pptVIP

金屬在某些環境中的腐蝕3.1在高溫氣體中的腐蝕金屬在高溫氣體中的氧化是一種普遍、重要的腐蝕形式，瞭解金屬氧化的機理及其規律正確選用高溫結構材料防止（減緩）金屬在高溫氣體中的腐蝕3.1.1金屬的高溫氧化與氧化膜1、高溫氧化過程金屬氧化：金屬與介質作用失去電子的過程M→Mn++nexM+Yx=MxYy第一步:吸附、化合成膜：（介面反應）第二步：膜成長：（擴散過程）金屬氧化膜成長的擴散方式：金屬氧化膜的結構和形態決定反應物質（M2+或O2-）通過膜的擴散方式和擴散速度3.1.1金屬的高溫氧化與氧化膜2、氧化膜的結構與形態金屬氧化物可能有三種形態：固體、液體、氣體固體金屬氧化膜：導電、擴散特性反應氧化物的屬性和晶格內部缺陷結構非當量化合的離子晶體：金屬陽離子過剩陰離子過剩金屬離子過剩的氧化膜：金屬離子不足的氧化膜：膜的成長都是依靠電子和離子通過膜中缺陷的遷移來實現的離子遷移速度愈快，氧化速度愈快離子擴散的方向取決於晶格缺陷的類型離子擴散的速度取決與晶格缺陷的濃度3.1.1金屬的高溫氧化與氧化膜3、氧化膜的保護性氧化膜的完整性、緻密性膜的熱穩定性膜的結構及厚度膜與金屬的相對熱膨脹係數膜中的應力狀態氧化膜具有保護性的條件：膜必須是完整的膜具有足夠的強度和塑性，與基體膨脹系數相近，結合力強膜內晶格缺陷濃度低在高溫介質中穩定性好（高的熔點、高的生成熱）3.1.2金屬氧化的動力學規律金屬的氧化速度的規律1、直線規律：鹼金屬、鹼土金屬及其合金3.1.2金屬氧化的動力學規律金屬的氧化速度的規律2、拋物線規律：W、Fe、Cu、Ni、Mn、Zn、Ti等3.1.2金屬氧化的動力學規律金屬的氧化速度的規律3、對數規律：Zn(225℃)、Ni（650℃）Cu（100℃）Al、Cr、Si及其合金3.1.3高溫合金的抗氧化性1、合金化原理利用合金化提高金屬的抗氧化性途徑：（1）減小氧化膜的晶格缺陷濃度金屬離子過剩型氧化膜：原子價較高的金屬離子金屬離子不足型氧化膜：原子價較低的金屬離子（2）依靠選擇氧化生成保護膜合金元素的離子半徑基體金屬離子半徑（3）生成穩定的新相（複合氧化物）離子在AB2O4氧化膜中的擴散速度遲緩（移動所需活化能提高）3.1.3高溫合金的抗氧化性2、合金的抗氧化性高溫下迅速氧化，氧化後形成一層連續而緻密的、牢固地附著在金屬表面的薄膜，使金屬具有不再被氧化或氧化速度很小的特性提高鋼的抗氧化性：採用合金化途徑，加入Cr、Al、Si及其他微量元素，選擇氧化或生成複合氧化物新相與溫度、壓力有關3.1.4氫腐蝕與硫化1、氫腐蝕鋼材受高溫高壓的氫氣作用，變脆甚至破裂的現象氫腐蝕分為兩個階段：I：氫脆階段（也稱為氫腐蝕的孕育期）；II：氫侵蝕階段Fe3C+2H2→3Fe+CH4↑Fe3C→3Fe+CC+2H2→CH4提高鋼的抗氫腐蝕性能：鋼中加入強碳化物形成元素（Cr、Mo、W、V、Nb、Ti），使碳優先結合成穩定的碳化物鋼材的氫腐蝕曲線3.1.4氫腐蝕與硫化2、高溫硫化金屬與含S氣體接觸，反應生成硫化物，使金屬不斷腐蝕的現象體積比r更大硫化比氧化作用更嚴重：晶格缺陷濃度高得多膜的熔點低（共晶物更低）高溫硫腐蝕3.1.5耐熱金屬結構材料簡介抗氧化鋼：高溫下具有抗氣體侵蝕能力的鋼Al、Si、Cr作為合金元素高溫下，不受壓或壓力較低的設備耐熱鋼