可控气氛下可伐合金的氧化行为
师大培训之焊缝氧化与脱氧

• 温度越高,H2O 的氧化性越强。 • 在液态铁存在的温度,H2O 气的氧化性比 CO2 小。 • 注意: H2O气----氧化+增氢。
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d)混合气体对金属的氧化
• CO2和O2↑-- 混合气体氧化性↑-
熔敷金属的含氧量
↑。
17 熔敷金属中∑O与保护气体成分的关系
二、焊接熔渣对金属的氧化
置换氧化 扩散氧化
小 大
2)脱氧产物不溶于液态金属,其密度<液态金属, 且在焊接条件下为液态; 3)综合考虑对焊缝成分、性能及焊接工艺性的影响;
27
2、先期脱氧
焊条电弧焊药皮反应区内,脱氧剂与高价氧化物或
碳酸盐分解出O2和CO2发生反应,电弧气氛氧化性↓
Ti + 2CO2 = TiO2 + 2CO 2Al + 3CO2 = Al2O3 + 3CO Si + 2CO2 = SiO2 + 2CO Mn + CO2 = MnO + CO
对焊接质量影响较
焊接区的 气体
大的是: N2、H2、O2、CO2 和 H2O
4
2、气体的产生途径
(1)有机物的分解和燃烧
焊条药皮(造气、粘结、 成形剂)中的淀粉、 纤维素、糊精等有机物
热氧化分解反应
220~250℃以上发生,
800℃左右完全分解
CO2、CO、H2、水气 等
220~320 ℃,药皮中的有机物分解达50%,800 ℃左右 完全分解;有机物的含量较高的焊条烘干温度在150 ℃ 左右。
7
(3) 物质的蒸发及冶金反应
焊接材料和母 材表面的水分 低沸点金属元素
或化合物,如: Zn,Mg ,Pb,Mn; KF,LiF,NaF;
水蒸气
合元损失;
4J50铁镍合金在空气中的氧化过程 4J50抗拉强度 4J50屈服强度

『产品名称』4J50铁镍合金『产品品种』4J50 圆棒、4J50 无缝管、4J50 板材、4J50 丝材、4J50 法兰、4J50 带材、可按要求制作『对应牌号』俄罗斯牌号:50H美国牌号:FeNi 50英国牌号:Nilo 51日本牌号:NS-1法国牌号:N50德国牌号:Vacodil 500『出厂状态』热轧、锻轧、精扎、机轧、挤压、连铸、冷拔、浇铸、冷拉等『4J50 退火状态,在常温下合金的机械性能』『4J50常见问题』问:4J50密度是多少?答:8.2 g/cm3问:4J50什么价,等其他问题?答:问作者。
『产品介绍』4J50是通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金,其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。
该组合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
4J50属玻封合金典型牌号,经航空工厂长期使用,性能稳定。
『4J50铁镍合金在空气中的氧化过程』:4J50铁镍合金在500~520℃空气中、22%~60%湿度范围内的氧化规律和氧化动力学,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对氧化膜的形貌和相组成进行分析。
结果表明:在氧化初期,基体表面生成不连续的氧化膜,其主要成分为Fe2O3;氧化时间为10~15 min时,生成均匀的氧化膜,其主要成分为Fe2O3和Fe3O4;提高氧化温度和相对湿度可加快4J50铁镍合金的氧化过程,相对湿度高于60%会显著降低氧化膜的粘附性。
4J50铁镍合金(Fe-50Ni)热膨胀系数接近浮法玻璃,屈服点低,并且具有优异的加工和焊接性能,价格低廉,因而将4J50铁镍合金用于浮法玻璃-金属封接,具有工程应用价值[1]。
由于纯金属表面与玻璃不润湿,所以金属与玻璃的封接前通常要先将金属表面氧化,形成一层与金属基体连接强度高并与封接玻璃润湿性良好的致密氧化层,然后通过金属表面的氧化物与玻璃互溶而结合在一起,实现封接。
IC元器件销售技巧分享

IC的制作分为三大块:1、IC的设计。
2、晶圆的制造。
3、封装大家知道,随着科学技术的发展和不断提高,我们现在卖的芯片在我们的生活中无处不在,和我们的生活息息相关。
举个例子来说吧,大到宇宙飞船,人造卫星,小到我们家里的电动玩具,里面都有芯片的存在。
这就体现了芯片对人类生活的重要性。
一个产品,一般都要经过如下几个过程,从设计开发到制造,最后到用户手上。
我们处在IC这个行业中,也是一样的。
虽然我们现在仅仅是在销售这个环节上,但我看来,我们应该对整个IC的产生的过程都要有所了解。
IC这个制造过程我们可以把它分为上,中,下三游。
上游是IC设计,(包括逻辑设计,电路设计和图形设计);中游是光刻(或光造)和晶圆的制造;下游是封装和成品测试;其中中游这一块即晶圆的制造是技术工艺最复杂,投资最大的地方,因此很多设计厂商都会拿到专门的晶圆制造厂去制造芯片。
在台湾有2个较大的晶圆制造厂(晶圆代工厂),一个是台积电(台湾积体电路制造股份有限公司),另一个是台联电。
其中台积电是世界上最大的晶圆制造厂。
在中国大陆也有一个很大的晶圆制造厂,即中芯国际,计划在北京也要投资一个12英寸的晶圆制造厂,这表示了我国的晶圆制造工艺水平正在一步步走向成熟。
IC设计与制版1、IC的设计:设计分为三个阶段:逻辑设计,电路设计,图形设计(1)功能描述要完成一个完整的集成电路芯片,首先要对这一个芯片做完整的功能描述。
例如现在我们要设计一个全自动雨阳蓬,当下雨时,或者有异物落在雨阳蓬上时,它能自动从外收回关紧门窗,防止外界物体弄脏房间,那么就根据这个功能的描述,来设计我们的电路图,并让它达到最佳的性能(因为一般功能都可以达到,但是有时候个别参数不一样的话,性能可能就达不到最佳了)。
(2)逻辑设计(以二进制为原理的数字电路)逻辑设计之目的是用已有的基本逻辑单元,将描述电路功能的数学函数进一步的具体化,使所有的功能描述皆能以实际可执行的电路模块来完成,并要经过检验,确定所设计的逻辑没有问题。
【国家自然科学基金】_抛物线规律_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729

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科研热词 氧化行为 高温氧化 等效应力 有限元 拟合 hardfill 高速电弧喷涂 高温氧化性能 高温抗氧化 预应力损失 面比电阻 长大动力学 钎焊 金属间化合物 金属连接体 边坡 超载 藏东南 节理 膜下滴灌 胀形 耗水规律 经验解 组织结构演变 粉土 稳定性 界面 生长规律 生长应变 甜瓜 球冠 热腐蚀 热压参数 灾害 湿润体特征值 添加ni 沉降 水分生产函数 氧化膜 氧化层结构 氧化动力学 氧化 气候变化 欧美杨107杨 板料 晶粒尺寸分布 显微组织 时效 日光温室 无压灌溉 施工阶段 数值分析
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渗透率 混合驱动机构 海拔梯度 氮化硅 氧化行为 氧化层 氧化局域化 氧化动力学 氢化锆 气相色谱(gc) 气泡 植物群落 梁底反力 林地 材料科学基础学科 机械性能 朝鲜碱茅 有效应力 暗棕壤 晶粒尺寸分布 换能器系统 损伤 拓扑学 抗氧化 恒温氧化 影响因素 引线键合 延长生殖生长 应变率 层错能 封接 多环芳烃(pahs) 土壤湿度 土壤温度 土壤 固含率 吸附机理 吸附 合金表层组织恶化 可伐合金 双段损伤模式 单段损伤模式 医用钛合金 动态双轴强度 动力学 功率分配 力学性能 刀具材料 冻融 偏聚自由能 低膨胀 三维晶粒长大 α 多样性 zro2
可伐合金的可控氧化对封接质量的影响

可伐合金的可控氧化对封接质量的影响可伐合金是一种新型的合金材料,具有较高的抗氧化性、耐腐蚀性、抗热膨胀性、耐疲劳性和抗腐蚀改性剂等优点。
可伐合金的可控氧化是金属涂层封接质量的关键要素。
随着可伐合金对氧化程度的不断加深,可伐合金涂层的卡实性能会发生很大的变化,从而影响到封接质量。
本文将阐述可伐合金的可控氧化对封接质量的影响。
首先,可伐合金的可控氧化可以改善可伐合金涂层的孔洞密度。
可控氧化可以增加涂层孔洞密度,这将对具有更好的封接性能起到关键作用。
与未经可控氧化处理的涂层相比,可控氧化处理后的涂层孔洞密度更高,其隔热性能更佳,从而改善了整体封接性能。
其次,可控氧化可以改善涂层表面粗糙度。
粗糙度是衡量涂层表面状态的重要指标之一,其粗糙度的变化对封接质量有着重要的影响。
可控氧化后,可伐合金涂层的表面粗糙度略有改善,这将改善涂层的耐磨性能,促进可伐合金涂层的卡实性能,从而提高封接质量。
此外,可控氧化还可以改善涂层熔合状态。
可控氧化可以增加合金元素的溶出速率,改善涂层的熔合状态,使可伐合金涂层的卡实性能得到显著提高,从而提高封接质量。
最后,可控氧化可以改善涂层的耐腐蚀性。
可控氧化可以改变可伐合金涂层的晶体结构,改善涂层的耐腐蚀性,使可伐合金涂层更具耐腐蚀性,从而增加封接质量。
总之,可伐合金可控氧化对封接质量具有重要影响,这是由于可控氧化可以改善可伐合金涂层的孔洞密度、表面粗糙度、熔合状态和耐腐蚀性,从而提高封接质量。
为了获得较高的封接质量,应该加强可控氧化的研究,以便更好地改善可伐合金的封接性能。
可伐合金的可控氧化可以有效改善可伐合金涂层的性能,从而提高封接质量。
未来,还需要进一步结合可伐合金的其他性质,以及涂层的结构与加工工艺来探讨可伐合金的可控氧化处理对封接质量的影响,从而为实际应用提供更好的参考。
可伐合金蚀刻工艺

可伐合金蚀刻工艺一、前期准备1.1 材料准备:可伐合金、蚀刻液、清洗液、防腐剂。
1.2 设备准备:蚀刻机、清洗槽、水龙头。
1.3 安全措施:佩戴防护手套和眼镜,避免接触蚀刻液。
二、材料处理2.1 可伐合金的选择:选择纯度高的可伐合金,以保证蚀刻效果和产品质量。
2.2 可伐合金的清洗:将可伐合金放入清洗槽中,使用清洗液进行清洗,去除表面油污和杂质。
2.3 可伐合金的防腐处理:将清洗干净的可伐合金喷上一层防腐剂,以保护其表面不受氧化和污染。
三、蚀刻工艺3.1 蚀刻液的配制:按照配方将蚀刻液与水混合,调制成适宜浓度的溶液。
3.2 蚀刻机的设置:根据产品尺寸和要求,在蚀刻机上设置好相应参数,包括温度、时间、速度等。
3.3 蚀刻液的加热:将蚀刻液加热至适宜温度,以加快蚀刻速度和提高蚀刻效果。
3.4 可伐合金的固定:将处理好的可伐合金放入蚀刻机中,使用夹具或夹子进行固定,以保证其位置不变。
3.5 蚀刻过程:开启蚀刻机,开始蚀刻过程。
根据产品要求和设计图纸,控制好时间和速度,以达到理想的蚀刻效果。
3.6 蚀刻液的清洗:将蚀刻后的产品取出,并放入清洗槽中进行清洗。
去除表面残留的蚀刻液和杂质。
四、后期处理4.1 产品检查:对处理好的产品进行检查,确保没有缺陷和损伤。
4.2 产品抛光:使用抛光机对产品进行抛光处理,提高其表面光泽度和质感。
4.3 产品防锈处理:使用防锈剂对产品进行喷涂或浸泡处理,以保护其表面不受氧化和污染。
五、总结以上就是可伐合金蚀刻工艺的详细步骤。
在进行蚀刻过程中,需要注意安全措施,避免接触蚀刻液。
同时,还需要根据产品要求和设计图纸进行调整和控制,以达到理想的蚀刻效果。
最后,对处理好的产品进行检查和后期处理,以保证产品质量和外观效果。
可伐合金在模拟N2H2O气氛下氧化对封接的影响

可伐合金在模拟N2H2O气氛下氧化对封接的影响可伐合金作为一种镍-铬基高温合金,在高温环境下具有优异的抗氧化性能,但在模拟N2H2O气氛下氧化会对其封接性能产生影响。
本文将探讨可伐合金在模拟N2H2O气氛下氧化对封接的影响。
首先,了解可伐合金的组成和特性对于理解其在氧化过程中的封接性能变化十分重要。
可伐合金主要由镍(Ni)和铬(Cr)组成,其具有高强度、高温下的抗氧化性及良好的机械性能等特点。
可伐合金的抗氧化特性主要源于其表面形成的一层致密的氧化物保护层,该氧化物保护层可以防止进一步的氧化反应发生,从而保护合金基体不受氧化的影响。
当可伐合金暴露在模拟N2H2O气氛下时,会发生氧化反应。
首先,水蒸气中的氧气分子在高温下与可伐合金表面的镍和铬发生反应,形成氧化镍和氧化铬。
随着氧化反应的进行,氧化物保护层的厚度逐渐增加,同时合金基体不断受到氧化的侵蚀。
相比于单纯的电化学氧化反应,模拟N2H2O气氛下的氧化反应会更加复杂,可能涉及到多种氧化物的生成和转化。
氧化反应会对可伐合金的封接性能产生明显的影响,主要表现在以下几个方面。
首先,氧化反应导致氧化物保护层的形成和增厚,进而导致封接层的变薄。
氧化物保护层的形成使得封接层与基体之间的结合变得松散,从而降低了封接层的强度和耐久性。
其次,氧化反应还会导致封接层的化学成分发生变化,使得封接层的抗腐蚀性能下降。
最后,氧化反应还可能导致可伐合金的尺寸发生变化,从而进一步影响封接的质量。
为了减轻氧化反应对封接性能的影响,人们采取了多种措施。
首先,可以通过优化合金的组成和热处理工艺来提高可伐合金的抗氧化性能。
调整合金的成分可以增加氧化物保护层的稳定性,从而提高封接层的抗氧化能力。
其次,在封接过程中加入一定量的抗氧化剂,如碱金属等,可以帮助减轻氧化反应对封接的影响。
此外,在设计封接结构时,还可以采用多层封接和保护层的方式,来增加封接层的厚度和稳定性。
总之,可伐合金在模拟N2H2O气氛下氧化会对其封接性能产生一定的影响。
技能认证催化中级考试(习题卷17)

技能认证催化中级考试(习题卷17)第1部分:单项选择题,共48题,每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]提升管出口设置快速分离装置的作用是使油气与催化剂()。
A)混合均匀B)快速分离C)充分接触D)充分反应答案:B解析:2.[单选题]下列说法正确的是()。
A)盐酸可作氧化剂又可作还原剂B)盐酸既不能作氧化剂又不能作还原剂C)盐酸可作氧化剂但不可作还原剂D)盐酸不可作氧化剂但可作还原剂答案:A解析:3.[单选题]在HSE管理体系中,( )是指任何与工作标准、惯例、程序、法规、管理体系绩效等的偏离,其结果能够直接或间接导致伤害或疾病、财产损失、工作环境破坏这些情况的组合。
A)目标B)事件C)不合格D)不符合答案:D解析:4.[单选题]两器气密吹扫时,主风低流量自保应改为()位置。
A)手动B)空位C)自动D)没有要求答案:A解析:5.[单选题]保证汽油在使用中不发生气阻的质量指标是( )。
A)馏程B)诱导期C)蒸气压D)胶质答案:C解析:D)油浆泵答案:B解析:7.[单选题]公司HSE管理体系的审核分为内部审核、( )。
A)第一方审核B)第二方审核C)第三方审核D)第四方审核答案:C解析:8.[单选题]引蒸汽前蒸汽管线阀门的状态是(A)导淋全开B)入装置阀全开C)入装置副线阀全开D)系统管线蒸汽阀全开答案:A解析:9.[单选题]离心泵输送干净的常温介质时,其机械密封一般选择()形式。
A)自冲洗B)外冲洗C)循环冲洗D)其它冲洗答案:A解析:10.[单选题]汽轮机汽封是设在汽轮机动静部件相关位置的密封装置,通常采用()汽封。
A)平滑式B)阶梯式C)迷宫式D)梳齿式答案:C解析:11.[单选题]在平衡体系中,增温则平衡常数K变小,则下列选项正确的是( )。
A)正反应是放热反应,逆反应是吸热反应B)正逆反应都是吸热反应C)正逆反应都是放热反应D)正反应是吸热反应,逆反应是放热反应答案:A解析:C)带控制点的工艺管道仪表流程图D)设备流程图答案:D解析:13.[单选题]目前我国催化裂化大多采用()三旋。
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可控气氛下可伐合金的氧化行为罗大为,沈卓身北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083,中国摘 要:研究了通过改变可伐合金的氧化气氛、氧化温度和曝露时间来生成不同类型和厚度的氧化膜。
结果表明当可伐合金在500℃,N 2-2.31%H 2O-0.95%H 2混合气氛下和1000℃,N 2-2.31%H 2O-0.5%H 2混合气氛下氧化时,分别生成单一Fe 3O 4和单一FeO ,且所有的动力学曲线都遵循线性规律;当可伐合金在1000℃,N 2-2.31%H 2O 混合气氛下氧化时,生成FeO 和Fe 3O 4的混合物,动力学曲线遵循抛物线规律。
通过对氧化膜横截面进行金相分析,可以看到晶界氧化物是氧元素向氧化物表层内扩散形成的。
当氧化产物是FeO 和Fe 3O 4的混合物时,在氧化物表层下方形成晶界氧化物;当氧化产物是单一Fe 3O 4或单一FeO 时,不会形成晶界氧化物。
建立了氧化模型。
关键词:可伐合金;氧化;可控气氛;N 2-H 2O-H 21 引言早在20世纪30年代时Scott就成功研究过可伐合金(ASTM F-15型合金)。
因其具有热膨胀系数接近硅硼玻璃,表面氧化膜易润湿,和优异的加工与焊接性能等优点,被广泛应用于金属-玻璃封接[1-2]。
但由于金属与玻璃并不润湿,因此金属与玻璃的封接,实际上是要在熔封前先将可伐合金进行预氧化以获得需要的氧化膜。
所以可伐合金的预氧化是生产高真空密封性金属-玻璃封接件重要的工艺环节,也是直接影响密封质量的重要因素[3-6]。
可伐合金在高温下氧化,表面主要生成三种铁的氧化物,从内到外依次是FeO、Fe3O4和Fe2O3。
半个多世纪以来,有许多学者对可伐合金的氧化行为进行了研究。
学者们都认为Fe2O3结构疏松不应存在,而Fe3O4能与玻璃很好的结合,是最适合的氧化物;同时也提出了最理想的氧化物增重(或氧化膜厚度)。
例如,Pask[7]认为不管温度如何,氧化增重在0.3~0.7mg/cm2时可伐合金和玻璃的粘结性最好,氧化工艺可以是800℃×17min、900℃×3min、1000℃×1min或是1100℃×15s。
Khomenko和Kotel'nikov[8]认为最佳的氧化工艺是在450~550℃水蒸气中氧化10~60min。
Rossoshinskii等[9]认为可伐合金应在550℃,氧分压为1.09×10-10Pa的水蒸气中氧化22min。
Thomas[10]则认为可伐合金在1040℃,露点为-10℃~+40℃的氮基气氛中氧化能得到最高的结合强度。
Yext等[11]提出最好的氧化工艺为在1040℃,N2或者N 2-1.7%H2气氛中氧化。
Bandyopadhyay等[12]提出可伐合金在800℃的N2-1.7%H2O混合气氛下氧化12min,所得氧化膜的厚度低于0.3µm。
Kim等[13]也提出可伐合金应在600℃的湿润N2/H2混合气氛中氧化。
因此,金属-玻璃封接的关键就在于如何控制氧化膜的构成和厚度。
氧化膜不仅要与熔融玻璃反应形成强离子键,而且要能与可伐合金紧密连接,避免剥落。
可伐合金与氧化膜的不连续性会使结合强度变低[14]。
因此,一些学者[15-17]提出在可伐合金与氧化层的过渡区形成晶间氧化物。
总结所有研究者的结论,作者将从热力学观点系统地统计可伐合金氧化的规律。
2 实验2.1 实验试样及设备氧化实验的试样为4J29可伐合金(Fe-29Ni-17Co )片状样品,尺寸为20mm ×10mm ×1.5mm 。
样品先用超声波清洗,而后经1200#砂纸打磨,再用丙酮清洗表面,最后烘干待用。
可伐合金的氧化在SK2-2-12型管式烧结炉中进行。
混合气氛中的H 2和N 2的含量通过玻璃转子流量计控制,水的加入是由氮气通过水带出一定量的水蒸气实现的,带出的量受露点控制,此量为该温度下水的饱和蒸气压。
N 2的加入分为两路,一路与H 2在混气瓶中混合,另一路通入洗气瓶带出水气。
最后,可控的混合N 2/H 2O/ H 2气体通入管式炉中石英管内。
实验装置如图1所示。
图1 可伐合金的可控氧化装置2.2 实验过程表1 可伐合金的氧化工艺编号 气氛温度 N 2与H 2的流速A N 2-2.31%H 2O-0.95%H 2 500℃ 湿N 2:0.15m 3/h N 2:0.05m 3/h H 2:32ml/min 33CN 2-2.31%H 2O1000℃湿N 2:0.15m /h N 2:0.05m /h1,3:玻璃转子流量计 2:洗气瓶 4:混气瓶 5:石英管 6:热电偶 7:管式烧结炉 8:石墨舟 9:N 2 10:H 2图2可伐合金在三种氧化工艺下的氧化动力学曲线表1中列举了三种氧化工艺,包括气氛、温度和N 2与H 2的流速。
N 2通过的水浴温度控制在25℃。
氧化过程也要考虑到氧化时间的影响,因此每种氧化工艺都要分别氧化5,10,15,20,25,30,35,45,60min 。
实验分为六组,每组四个平行试样。
所有样品氧化前后都要在1/104电子天平上称重。
采用VHX-100K 型数码显微镜测定已经过抛光的截面上氧化膜的厚度。
在室温下采用JSM-6480LV 型扫描电子显微镜(SEM )观察横截面和氧化膜表面的形貌,采用X 射线衍射仪(XRD ,用Cu 的K α辐射射线作为X 射线)观察氧化物的相结构。
采用电子探针显微分析仪(EMPA ,JXA-8100,JEOL )对横截面上的氧化物作定性分析。
值得注意的是,为了保护氧化膜,在对横截面进行抛光前要先用Cu 覆盖在氧化后的样品上。
3 结果3.1 氧化动力学分析在A 、B 、C 三种工艺下可伐合金的增重与氧化时间的关系如图2所示。
从图中明显可以看出,随着氧化时间的增加,氧化增重也逐渐增加。
不考虑实验误差,A 、B 两种工艺下氧化动力曲线均遵循线性规律,而在C 种工艺下则遵循抛物线规律。
当气氛中有H 2加入时,氧化速率会降低,与预期结果相同。
采用曲线拟合法分别建立了A 、B 、C 三种工艺下增重与氧化时间的关系,即公式(1)~(3)。
∆W = 0.0018t (1) ∆W = 0.0024t (2) ∆W 2 =0.0070t (3)其中,∆W 表示增重,t 表示氧化时间。
由此可以看出,氧化物增重多少基本取决于氧化时间的长短。
图3可伐合金在A(a),B(b),C(c) 三种工艺下氧化不同的时间所得氧化物的XRD 图像3.2 氧化膜的组成图3分别显示了A 、B 、C 三种工艺下产生的单一FeO 、单一Fe 3O 4 、FeO 和Fe 3O 4混合物的XRD 图像。
从图中可以观察到,这些氧化物的主峰随着氧化时间的增加逐渐增高,说明氧化物在不断生成。
3.3 氧化膜的结构图4-6分别显示了在A 、B 、C 三种工艺下氧化不同时间后所得氧化物的SEM 图像。
结合3.2部分的XRD 图像分析可知,图4中与可伐合金结构相连的黑色物质即单一Fe 3O 4。
Fe 3O 4结构致密,并沿可伐合金表面的划痕生长。
在图5中FeO 晶粒像鲭鱼鳞片一样分布着。
随着反应的进行,FeO 晶粒从1µm 生长到2.5µm ,且其晶粒之间空隙较小。
图6(a)中可伐合金的氧化膜被分为两层,上层为柱状晶粒。
结合图5中FeO 的结构和图3中XRD 图像得出的结果,不难看出下层是FeO ,上层是Fe 3O 4(图6);Fe 3O 4晶粒最终将覆盖FeO 层。
图4 可伐合金在A种氧化工艺下氧化时间分别为 (a):10min,(b):30min,(c):60min后所得氧化物表面的SEM图像图5 可伐合金在B种氧化工艺下氧化时间分别为 (a):10min,(b):30min,(c):60min后所得氧化物表面的SEM图像图6可伐合金在C种氧化工艺下氧化时间分别为 (a):10min,(b):30min,(c):60min后所得氧化物表面的SEM图像3.4 氧化物横截面的形貌图7 分别在A(a);B(b);C(c)三种氧化工艺中生成的氧化物横截面的形貌图7展示了三种工艺下可伐合金表面氧化物的截面形貌。
C种工艺下生成的氧化物包括表面氧化物和晶间氧化物两种(图7(c));晶间氧化物沿着可伐合金晶粒边界处生长。
有趣的是,A、B两种工艺均不发生晶间氧化。
考虑到晶间氧化物的存在,实际上氧化物与合金的接触区会因钉扎效应而不断扩大,从而使得两者间的结合强度不断增加。
采用VHX-100K型数码显微镜测定氧化膜和晶间氧化物的厚度,再与根据增重作出的计算值作比较。
当氧化物为单一FeO或单一Fe3O4即不存在晶间氧化物时,测量值与计算值基本一致。
但当晶间氧化物存在时(图7(c)),总厚度的测量值与计算值会有很大的误差,如表2所示。
表2 氧化物厚度的测量值与计算值的比较氧化时间/min增重/(mg·cm-2)理论厚度/µm实际厚度/µm表面氧化物晶间氧化物氧化物总和10 0.120 0.8 0.6 5.4 6.030 0.480 3.3 2.6 18.4 21.060 0.623 4.3 3.9 20.8 24.7图8 在C种氧化工艺下氧化30min生成的表面氧化物的截面形貌:(a)总视图;(b)透视图;(c)表面氧化物和晶间氧化物的EPMA点分析为了精确地研究氧化膜的显微组织,观察了在C种氧化工艺下氧化30min后氧化膜与可伐合金界面的SEM图像,如图8所示。
在图8(a)中,灰色区域表示氧化膜,说明在可伐合金上的氧化是不连续的。
图8(b)展示了氧化膜的局部透视图,从图像中可以看出氧化膜分为外层和内层两个部分。
图8(c)中显示了用电子探针显微分析仪(EPMA)检测的1,2,3点处Fe,Co,Ni和O的含量。
点1代表晶间氧化物,其主要成分为Fe,Co,Ni和O,且Fe,Co和Ni的比重与可伐合金相似,而O的存在则表示氧元素会沿晶界向内扩散。
点2代表表面氧化物内层,主要成分为Fe和O,且两者的原子质量比为1.040,氧化产物是FeO。
点3代表表面氧化物外层,Fe与O的原子质量比为0.742,氧化产物为Fe3O4。
这些都与XRD分析的结果一致。
4 讨论4.1 氧化物的热力学分析影响高温氧化的最重要的因素是可伐合金与氧化物之间的平衡氧分压。
Leng等[18]提出在管式炉中,外界空气(实际是氧气)会影响炉内气氛。
因此,可以通过加快气体流速或者加入少量的H2来降低外界空气的影响。
在常温下,可以通过以下反应来获得H2/H2O/N2混合气氛中所需要的氧分压:2 H2O = 2 H2+ O2(4)ΔG0= 499200-114.2T,其中ΔG0表示上述反应的标准吉布斯自由能的变化,T表示绝度温度。