1、1材料性能學A 化學性能部分化學性能部分2第一章 緒論v人類的文明進步和發展都是與日新月異的材料分不開的。歷史學家甚至用材料的名稱標記不同的時代，如石器時代、青銅器時代、鐵器時代等，當今世界，哪一項技術發展不是以材料發展作為前提和保證呢？v但材料有一大公敵腐蝕！v腐蝕在我們身邊每時每刻悄悄地發生著，它吞噬著人們的勞動成果，改變了歷史的原貌。第一節第一節 前言前言3 腐蝕腐蝕是指金屬材料和它所處的環境介質之間由于發是指金屬材料和它所處的環境介質之間由于發生化學反應、電化學反應和物理性溶解而使材料性能惡生化學反應、電化學反應和物理性溶解而使材料性能惡化的現象。化的現象。比如：鐵生銹、不銹鋼穿孔、橡

2、膠老化、石頭風化等都屬于腐蝕。 金屬腐蝕的危害非常大，它不僅僅對金屬材料本身受到破壞，更重要的是使制品的等級下降、精度、靈敏度等受損，影響其使用價值甚至報廢。一般來說，金屬制品的制造加工的成本遠比金屬材料本身的成本大得多，例如飛機、艦船、鍋爐等等，造價比材料高很多。 41 1、金屬腐蝕的危害：、金屬腐蝕的危害： （1 1）巨大的經濟損失）巨大的經濟損失 工業發達國家每年由于金屬腐蝕而引起的直接經濟損工業發達國家每年由于金屬腐蝕而引起的直接經濟損失約占全年國民經濟總產值的失約占全年國民經濟總產值的2-4%2-4%，19951995年美國的最新統年美國的最新統計數字為全年腐蝕損失計數字為全年腐蝕損

3、失30003000億美元，美國全國腐蝕工程師億美元，美國全國腐蝕工程師協會主席稱人均損失協會主席稱人均損失11001100美元；美元； 我國我國19881988年腐蝕直接損失約為年腐蝕直接損失約為300-600300-600億元，億元，19951995年的年的腐蝕損失為腐蝕損失為15001500億元，每天億元，每天4 4億億元，人均約元，人均約120120元。這是由元。這是由于工業發展，造成環境污染，大氣中酸性氧化物的含量增于工業發展，造成環境污染，大氣中酸性氧化物的含量增多，時常出現酸雨，對金屬的破壞性更強。據國外統計，多，時常出現酸雨，對金屬的破壞性更強。據國外統計，金屬腐蝕的年損失遠遠超

4、過水災、火災、風災和地震（平金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災、火災、風災和地震（平均值）損失的總和，約為均值）損失的總和，約為6 6倍。這其中還不包括由于停工停倍。這其中還不包括由于停工停產，火災、爆炸等造成的間接損失。產，火災、爆炸等造成的間接損失。5（2 2）安全、環境的危害）安全、環境的危害 一些局部腐蝕，如孔蝕、應力腐蝕、破裂等，常常一些局部腐蝕，如孔蝕、應力腐蝕、破裂等，常常是突發性的，可能引起事故，造成意外的危險。腐蝕還是突發性的，可能引起事故，造成意外的危險。腐蝕還對環境產生很大的影響：設備和管道因腐蝕而泄漏，是對環境產生很大的影響：設備和管道因腐蝕而泄漏，是有毒有害物料進入大氣、土

5、壤和水源，既污染了環境又有毒有害物料進入大氣、土壤和水源，既污染了環境又使生產原料浪費。為了減輕腐蝕，保護設備，使用某些使生產原料浪費。為了減輕腐蝕，保護設備，使用某些涂料和緩蝕劑（如水處理中的鉻酸鹽、聚磷酸鹽）對環涂料和緩蝕劑（如水處理中的鉻酸鹽、聚磷酸鹽）對環境都有害。當腐蝕導致失火、爆炸、橋梁坍塌、飛機墜境都有害。當腐蝕導致失火、爆炸、橋梁坍塌、飛機墜毀、核反應堆泄漏等重大事故，其后果更是災難性的。毀、核反應堆泄漏等重大事故，其后果更是災難性的。6v19671967年年1212月，位于美國西佛吉尼亞州和俄亥俄州之間的俄亥月，位于美國西佛吉尼亞州和俄亥俄州之間的俄亥俄橋突然塌入河中，死亡俄

6、橋突然塌入河中，死亡4646人。事后檢查是由于鋼梁因為應人。事后檢查是由于鋼梁因為應力腐蝕破裂和腐蝕疲勞而產生的裂縫所致。力腐蝕破裂和腐蝕疲勞而產生的裂縫所致。v華北油田岔北聯合站，從華北油田岔北聯合站，從19951995年開始，站內埋地伴熱管線出年開始，站內埋地伴熱管線出現大范圍腐蝕穿孔，有兩處原油輸油管線腐蝕穿孔，原油泄現大范圍腐蝕穿孔，有兩處原油輸油管線腐蝕穿孔，原油泄漏，造成附近土壤污染，經濟損失達數十萬元。漏，造成附近土壤污染，經濟損失達數十萬元。v19851985年年8 8月月1212日，日本一架波音日，日本一架波音747747客機由于發生應力腐蝕破客機由于發生應力腐蝕破裂而墜毀，

7、一次死亡裂而墜毀，一次死亡500500多人。多人。v19791979年，我國某市液化石油氣罐爆炸起火，死傷幾十人。年，我國某市液化石油氣罐爆炸起火，死傷幾十人。v英國內普羅石油化工公司環己烷氧化裝置的旁通管發生硝酸英國內普羅石油化工公司環己烷氧化裝置的旁通管發生硝酸鹽應力腐蝕破裂，引起環己烷蒸汽管爆炸，死鹽應力腐蝕破裂，引起環己烷蒸汽管爆炸，死2828人，損失達人，損失達1 1億美元。億美元。7(3)(3)阻礙新技術的發展阻礙新技術的發展 一項新技術、新產品的產生過程，往往會遇到需一項新技術、新產品的產生過程，往往會遇到需要克服的腐蝕問題，只有解決了這些問題，新技術、新要克服的腐蝕問題，只有解

8、決了這些問題，新技術、新產品、新工業才得以發展。如不銹鋼的發明和應用大大產品、新工業才得以發展。如不銹鋼的發明和應用大大促進了硝酸和合成氨工業的發展。促進了硝酸和合成氨工業的發展。 美國的的阿波羅空間計劃中，氧化劑美國的的阿波羅空間計劃中，氧化劑N N2 2O O4 4的儲罐使的儲罐使用高強度鈦合金制造的，這是通過應力腐蝕試驗選出的。用高強度鈦合金制造的，這是通過應力腐蝕試驗選出的。但在運行前的模擬試壓（壓力為規定值的但在運行前的模擬試壓（壓力為規定值的1.51.5倍）中很倍）中很快發生破裂，原因是試驗中使用的快發生破裂，原因是試驗中使用的N N2 2O O4 4是不純的，含有是不純的，含有N

9、ONO，而模擬實際使用的，而模擬實際使用的N N2 2O O4 4純度高，不含純度高，不含NONO。經分析研。經分析研究加入究加入0.6%NO0.6%NO之后才得以解決。美國著名的腐蝕學專家之后才得以解決。美國著名的腐蝕學專家方坦納認為，如果找不到這個解決辦法，登月計劃會推方坦納認為，如果找不到這個解決辦法，登月計劃會推遲若干年。遲若干年。 這說明試驗介質和實際工作介質不同必然造成材這說明試驗介質和實際工作介質不同必然造成材料腐蝕行為的不同。料腐蝕行為的不同。8（4 4）促進自然資源的消耗）促進自然資源的消耗 地球上只有一層薄薄的外殼儲藏著可用的礦藏，地球上只有一層薄薄的外殼儲藏著可用的礦藏，

10、金屬礦的貯量是有限的，腐蝕使金屬變成了無用的、金屬礦的貯量是有限的，腐蝕使金屬變成了無用的、無法回收的散碎的氧化物等。例如每年花費大量資源無法回收的散碎的氧化物等。例如每年花費大量資源和能源生產的鋼鐵，有和能源生產的鋼鐵，有40%40%左右被腐蝕，而腐蝕后完左右被腐蝕，而腐蝕后完全變成鐵銹不能再利用的約為全變成鐵銹不能再利用的約為10%10%。按次計算，我國。按次計算，我國每年腐蝕掉的不能回收利用的鋼鐵達每年腐蝕掉的不能回收利用的鋼鐵達10001000多萬噸，大多萬噸，大致相當于寶山鋼鐵廠一年的產量。因而會加速自然資致相當于寶山鋼鐵廠一年的產量。因而會加速自然資源的損耗，這是不可逆轉的。源的損

11、耗，這是不可逆轉的。9 由此可見，金屬腐蝕帶來的損失多么巨大！正因為由此可見，金屬腐蝕帶來的損失多么巨大！正因為如此，防腐工作日益受到重視，世界各國都有專門機構如此，防腐工作日益受到重視，世界各國都有專門機構對它進行研究。對它進行研究。 英國政府采取了一系列措施英國政府采取了一系列措施19721972年年4 4月在曼徹月在曼徹斯特理工學院成立了腐蝕與防護中心，斯特理工學院成立了腐蝕與防護中心，19731973年建立了英年建立了英國腐蝕科學與技術學會，國腐蝕科學與技術學會，19951995年又成立了國家腐蝕服務年又成立了國家腐蝕服務部。部。 我國腐蝕與防護技術水平與世界先進水平相比尚有我國腐蝕與

12、防護技術水平與世界先進水平相比尚有一定的差距，但也日益受到重視。有中科院一定的差距，但也日益受到重視。有中科院“金屬腐蝕金屬腐蝕與防護研究所與防護研究所”，其中，其中“金屬腐蝕與防護國家重點實驗金屬腐蝕與防護國家重點實驗室（沈陽）室（沈陽）”，中國石油天然氣集團公司石油管材研究，中國石油天然氣集團公司石油管材研究所（西安）的所（西安）的“腐蝕實驗室腐蝕實驗室”，各石油設計院都有從事，各石油設計院都有從事腐蝕與防護方面的研究。腐蝕與防護方面的研究。10第二節 金屬腐蝕的分類v 金屬腐蝕是一個十分復雜的過程。首先，環境介質的金屬腐蝕是一個十分復雜的過程。首先，環境介質的組成、濃度、壓力、溫度、組成

13、、濃度、壓力、溫度、PHPH值等千差萬別；其次金屬值等千差萬別；其次金屬材料的化學成分、組織結構、表面狀態等也是各種各樣材料的化學成分、組織結構、表面狀態等也是各種各樣的；再次，由于受力狀態不同，也可能對腐蝕損傷造成的；再次，由于受力狀態不同，也可能對腐蝕損傷造成很大的影響，有時甚至是決定性的影響。因此，存在著很大的影響，有時甚至是決定性的影響。因此，存在著各種不同的腐蝕分類方法。各種不同的腐蝕分類方法。1 1、根據、根據腐蝕過程進行的歷程腐蝕過程進行的歷程不同，可以把腐蝕分為兩不同，可以把腐蝕分為兩大類，即大類，即化學腐蝕化學腐蝕和和電化學腐蝕電化學腐蝕。 化學腐蝕化學腐蝕：金屬表面與非電解

14、質直接發生純化學作：金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞，如金屬鈉在用而引起的破壞，如金屬鈉在HClHCl氣體中的腐蝕。氣體中的腐蝕。11 電化學腐蝕電化學腐蝕：金屬表面與離子導電的介質因發生電化：金屬表面與離子導電的介質因發生電化學作用而產生的破壞。任一電化學反應都可分為兩個獨立學作用而產生的破壞。任一電化學反應都可分為兩個獨立并且可同時進行的陽極反應和陰極反應過程，陽極發生氧并且可同時進行的陽極反應和陰極反應過程，陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應，例如鋼鐵的銹蝕。化反應，陰極發生還原反應，例如鋼鐵的銹蝕。2 2、按、按腐蝕環境腐蝕環境分類可分為化學介質腐蝕、大氣腐蝕、海水分類

15、可分為化學介質腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕及土壤腐蝕。腐蝕及土壤腐蝕。3 3、根據、根據金屬被破壞的基本特征金屬被破壞的基本特征分為全面腐蝕和局部腐蝕。分為全面腐蝕和局部腐蝕。局部腐蝕又分為點腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐局部腐蝕又分為點腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、氫脆等蝕、選擇性腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、氫脆等八八大腐蝕大腐蝕形態。形態。12第二章 金屬的高溫腐蝕 v 金屬的高溫腐蝕是金屬在高溫下與環境中的氧、硫、氮、碳等發生反應導致金屬的變質或破壞的過程。由于金屬的腐蝕是一個金屬失去電子的氧化過程，因此金屬的高溫腐蝕也常常廣義地被稱之為高溫氧化。但從狹

16、義方面來講，金屬的高溫氧化僅指金屬與環境中的氧反應形成氧化物的過程。例如現代超音速飛機發動機的工作溫度已達1150，汽輪機的工作溫度為630-650，這些工作參數的升高都必須解決材料的高溫腐蝕問題。13第一節第一節 金屬高溫氧化的熱力學判據金屬高溫氧化的熱力學判據v 以金屬在氧氣中的氧化為例進行熱力學分析。如將一金屬M置于氧氣中，其反應為 Ms+O2=MO2 (2-1) 根據范托霍夫（Vant Hoff）等溫方程式 G=-RTKP+RTQP (2-2) 和標準吉布斯（Gibbs）自由能變化的定義 Go=-RTKP 對金屬的氧化反應式可得 (2-3)v 2222lnlnMOMOTMMOaaGRT

17、RTa Poa p 14 由于MO2和M均為固態物質，活度均為1，故 (2-4) 式中Po2是給定溫度下MO2的分解壓， 而Po2是氣相中的氧分壓。 由式（2-4）不難看出： 若 則 GT0，反應向生成MO2方向進行； 若 則 GT=0 ，金屬高溫氧化反應達到平衡； 若 則 GT0 ，則反應向MO2分解方向進行。2211lnlnTOGRTRTPop 22OOpp22OOpp22OOpp15v顯然，根據給定溫度下金屬氧化物的分解壓和環境中氧分壓的相對大小，即可判定金屬氧化的可能性。給定環境氧分壓時，求解金屬氧化物的分解壓，或者求解平衡常數，就可以看出金屬氧化物的穩定性。 對反應式（2-1）可言，

18、 ,由熱力學得知,K與GT0 的關系： GT0=-RTlnK （2-5） 當T=25,R=0.082時，GT0=4.575logPO2 由此可見，只要已知溫度T時的標準吉布斯自由能變化值，就可以得到該溫度下金屬氧化物的分解壓，將其與環境中的氧分壓作比較，即可判斷反應式的方向。21OKp16第二節 金屬的氧化膜v一、金屬高溫氧化的歷程：為了研究金屬氧化的動力學問題，首先必須弄清金屬氧化的歷程。氧或其它氣體分子是怎樣與表面金屬發生反應，最終形成一層連續致密的氧化膜，而把金屬與氣體環境隔離開來的呢？一旦形成氧化膜，氧化過程的繼續進行將取決于兩個因素：v（1）界面反應速度，包括金屬/氧化物界面及氧化物

19、/氣體兩個界面上的反應速度；v（2）參加反應物質通過氧化膜的擴散速度，它既包括濃度梯度化學位引起的擴散，也包括電位梯度電位差引起的遷移擴散。17v這兩個因素實際上控制了繼續氧化的整個過程，也就是控制了進一步氧化速度。從金屬氧化的歷程分析得知，當表面金屬與氧的起始作用生成極薄的氧化膜時，起主導作用的是界面反應，也就是說，此時的控制因素是界面反應。但隨著氧化膜的生長增厚，擴散過程將逐漸起著越來越重要的作用，變為繼續氧化的控制因素。v金屬離子和氧通過氧化膜的擴散，一般可有三種途徑： （1）金屬離子單向向外擴散金屬離子單向向外擴散，在氧化物/氣體界面上進行反應，例如，銅的氧化過程。 （2）氧單向向內擴

20、散，在金屬/氧化物界面上進行反應，如鈦、鋯等金屬的氧化。 （3）兩個方向的擴散，即金屬離子向外擴散，氧向內同時進行擴散，兩者在氧化膜中相遇并進行反應，如鈷的氧化。18v二、金屬氧化膜的保護性與完整性：v1、保護性：金屬氧化時在其表面上形成了一層金屬氧化膜，并以此把金屬與氣態環境隔離開來。但是，由于金屬氧化膜的結構與性質各異，其保護能力差別就很大。例如，在一定的溫度下，不同金屬氧化物的存在狀態可能不同。在1093于大氣中Cr、Mo、V均被氧化，而它們的氧化物的狀態就各不相同： 2Cr+3/2O2Cr2O3(S) 2V+5/2O2V2O5(l) 熔點658 Mo+3/2O2MoO3(g) 450以

21、上開始揮發19v由上述反應式可見，在1093下，這三種氧化物中，只有Cr2O3為固態，有保護性，而釩與鉬的氧化物不但無保護性，而且還會加速氧化，甚至造成災難性的事故。v實踐證明，并非所有的固態氧化膜都有保護性，只有那些組織結構致密、能完整覆蓋金屬表面的氧化膜才有保護性。因此，氧化膜的保護性取決于： （1）膜的完整性 （2）膜的致密性 （3）膜的穩定性 （4）膜與基體的附著性 （5）膜的組織結構 （6）膜與基體的膨脹系數差異 （7）膜中存在的應力等。20v2、完整性：畢林-彼得沃爾斯（Pilling-Bedworth）原理,也稱PB比，這兩位科學家在研究金屬氧化過程中提出，氧化過程中形成的金屬氧

22、化膜是否具有保護性，其必要條件是，氧化時所生成的金屬氧化膜的體積（ ）比生成這些氧化膜所消耗的金屬的體積（ ）要大，即：v （2-6） MV2MOV2/1MOMVV2/1/MOMVMDMdMdVnA dnADmD式中 M金屬氧化物的分子量 n金屬氧化物中金屬反應原子個數A金屬的原子量 PB比m（nA）氧化所消耗的金屬重量d及D 分別為金屬和金屬氧化物的密度21v由上式可見，只有當1時，金屬氧化膜才可能具有保護性。當1只是氧化膜具有保護性的必要條件，而不是充分條件。因為在氧化膜生長過程中可能出現應力，因而使膜脆弱易破裂，從而使膜降低或完全喪失了保護性。特別當1時就更易出現這種情況。實踐證明，保護

23、性較好的氧化膜的pB比是稍大于1，如鋁、鈦的氧化膜的pB比分別為1.28及1.95，具有較好的保護性。22v三、金屬氧化膜的晶體結構v 純金屬的氧化一般形成由單一氧化物組成的氧化膜，例如NiO、MgO、Al2O3等。但有時也能形成多種不同氧化物組成的膜。例如，鐵在空氣中氧化時，在一定的溫度下，就不只形成一種氧化物。當溫度在570570以下氧化時，氧化膜由Fe3O4和Fe2O3組成。當溫度高于570570時，氧化膜由FeO、Fe3O4和Fe2O3組成。此乃由于它們的高溫熱力學穩定性不同所致。常見的具有保護性的氧化膜是AlAl2 2O O3 3、CrCr2 2O O3 3、SiOSiO2 2以及稀

24、土氧化物CeO2、Y2O3、YCrO3等。這些氧化物高溫穩定性好，加入稀土氧化物可改善氧化物附著性，提高抗氧化性能。23v四、基體金屬的結構與氧化膜生長的定向適應性v 基體金屬的結構與氧化膜之間的定向適應性對氧化膜的生長有很大關系。由結晶學可知，晶核的存在能促進結晶過程的發生，在氧化的初始瞬間，若金屬表面上無別種結晶固體時，金屬相與氧化物相的晶格間將顯現某種適應金屬相與氧化物相的晶格間將顯現某種適應性，并有利于氧化膜的生長，這主要是指金屬與氧化膜的性，并有利于氧化膜的生長，這主要是指金屬與氧化膜的晶格中的原子分布可能出現的相似性，稱之為組織結構間晶格中的原子分布可能出現的相似性，稱之為組織結構

25、間的定向適應性。的定向適應性。在氧化初始階段，氧化膜與基體可能存在著定向適應性，并且伴隨著氧化膜的晶格參數顯著的變化，形成假晶氧化物。但畢竟氧化物和金屬都有它們自己的獨特結構，因此，這種假晶氧化物不可能有顯著的厚度（通常不超過100A）。隨著繼續氧化，氧化膜的厚度不斷增加，很快形成一極薄的過渡層，從而可完全擺脫金屬晶格的影響，形成具有氧化物本身晶體結構的氧化膜。24第三節 金屬氧化過程動力學v一、氧化膜生長速率的表示方法：v金屬的氧化程度通常用單位面積上的重量變化重量變化W(mg/cm2)來表示，有時也用氧化膜的厚度y來表示。 y=WMOX/MO2D W單位面積上的氧化增重 MOX氧化物的分子

26、量 MO2氧的分子量 D氧化物的密度v二、金屬氧化的恒溫動力學曲線：v測定氧化過程的恒溫動力學曲線（W時間）是研究金屬腐蝕動力學最基本的方法。金屬氧化動力學曲線規律取決于氧化溫度與時間，同一金屬在不同溫度下氧化可能遵循不同的規律。而在同一溫度下隨氧化時間的延長，氧化膜增厚的動力學規律也可能從一種規律轉變為另一種規律。25v1、直線規律直線規律：金屬氧化時，若不能生成保護性的氧化膜，若在反應期間形成氣相或液相產物而脫離金屬表面，則氧化速率直接由形成氧化物的化學反應所決定，因而其氧化速率恒定不變，即符合直線規律。可用下面方程式表示： v 或 （2-7）v 式中 y氧化膜厚度v t時間v 氧化的線性

27、速度常數v C積分常數vMg和堿土金屬以及Mo、V等金屬在高溫的氧化遵循這一線性規律。ldykdtlyk tClk26v2、拋物線規律拋物線規律：多數金屬和合金在金屬表面形成致密的固態氧化膜，而氧化速率與膜的厚度成反比。氧化速率可用下列方程表示： v （2-8）v 式中 拋物線速度常數v y在t 時間內氧化膜厚度v C積分常數v當氧化膜具有保護性時，氧化反應的速度規律為拋物線性的。此時氧化反應的主要控制因素是離子在固態中的擴散。實踐表明，許多金屬的氧化偏離平方拋物線規律，故常將上述方程式改寫成如下通式： pkdydty22pyk tCpknpynk tC27v3、立方規律立方規律：在一定的溫度

28、范圍內，某些金屬的氧化服從立方規律。例如，鋯在1大氣壓氧中，于600900范圍內；銅在100300各種氣壓下的恒溫氧化服從立方規律。立方規律的方程為v (2-9) 式中 立方速度常數v4、對數及反對數規律對數及反對數規律：有一些金屬在低溫或室溫氧化時，服從對數及反對數規律，其微分方程為 積分后可得 (2-10) 氧化的這兩種規律均在氧化膜相當薄時才出現，它意味著氧化過程受到的阻滯遠較拋物線規律中的為大。例如室溫下Cu、Al、Ag的氧化。33cyk tCckBydyAedtBydyAedt123lg()ykk tk451lgkkty28第四節 合金的氧化v一、合金氧化的特點：以二元合金為例，A為

29、基體金屬、B為添加元素。v二元合金的氧化形式為：v1、只有一種組分氧化（A、B二組元與氧的親和力差異顯著）v(1)少量的合金化組分B被氧化：這時可能在合金的表面上形成氧化膜BO,或在合金內部形成氧化物顆粒兩種情況。它取決于氧和合金組分B的相對擴散速度。 圖2-1 二元合金氧化時，只是添加元素B氧化生成氧化物的示意圖29v合金元素B向外擴散的速度很快（圖2-1a），在合金表面上生成BO膜。即使在氧化初期，在合金表面上生成了氧化物AO，但由于B組分與氧的親和力大，將發生AO+BA+BO的反應，而轉變為BO，此乃選擇性氧化。v如果氧向合金內部擴散的速度快，則B組分的氧化將發生在合金內部(圖2-1b)

30、，在合金內部生成BO顆粒，它們分散在合金內部，此乃內氧化。當基體金屬的金屬性較強（即和氧的親和力較小的金屬），氧在其中有一定的溶解度，而添加組分為金屬性較負的金屬（和氧的親和力較大），這兩種金屬組成的合金氧化時，將發生上述情況。圖2-1c表示合金內部的氧和添加組份B的濃度分布同其擴散方向的關系。30v（2）合金的基體金屬氧化：此時在形態上有兩種，一是在氧化物AO膜中混入合金化組分B如圖2-2（a），另一是在鄰近AO層的合金層中的B組分含量比正常的多，即B組分在合金表面層中發生了富集現象如圖2-2(b)。雖然產生上述兩種情況的機制尚不清楚，但一般可認為與反應速度有關。 圖2-2 只有合金的其體金

31、屬A發生氧化生成氧化物的示意圖31v2、合金的兩種組分同時氧化。這種情況發生在合金的兩組分對于氧的親和力相差不大時，并在環境中氧壓比兩組分氧化物的分解壓都大時。由于所形成的兩種氧化物的相互作用，將有可能發生如下情況：v（1）兩種氧化物互不溶解。在這種情況下，通常只生成基體組分金屬A的氧化物。在氧化初期，產生了AO、BO兩相混合物組成的氧化膜，但由于A的量占絕對多數，故氧化膜幾乎都是AO。根據互不溶解的條件，B不向AO層中遷移。在以后的氧化中，由于A向外擴散，AO逐漸長大，生成凈AO的氧化膜。B在鄰近氧化膜的合金中富集，成為便于向內擴散的狀態，結果是使B組分增加，從而形成混合氧化膜。實際上是組分

32、A通過AO擴散成長，而B組分則通過BO層而擴散成長。v以Cu-Si合金的氧化為例。在CuO、Cu2O層之下生成了SiO2分散的內氧化層如圖2-3（a）。如果合金中含Si量多，可生成SiO2層如圖2-3（b）。32 圖2-3 Cu-Si合金于700以上在空氣中氧化時的示意圖（2）兩種氧化物生成固溶體。最典型的例子是Ni-Co合金的氧化如圖2-4(a),一部分Ni被Co所置換，生成具有NiO結構的氧化膜。 圖2-4 Ni-Co、Ni-Cr合金的氧化示意圖33v（3）兩種氧化物生成化合物。在這種情況下，與上述情況類同如圖2-4(b)；但若合金的組分恰好不等于化合物的組成比時，將形成多種氧化膜層如圖2-4(c)。v二、提高合金抗氧化的可能途徑v眾所周知，耐氧化的金屬可分為兩類，一是貴金屬，它們本質上就很難氧化，如Au,Pt,Ag等。另一類是與氧的親和力強Go值很負，易生成氧化物，但生成的氧化膜缺陷較少，并且生成的氧化膜的進一步成長十分困難，因而是一極薄的保護膜，它能防止氧化的繼續進行，因而也算是耐氧化的金屬。AL、Cr、耐熱鋼等均屬此類金屬或合金。