ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Окисление сплавов из "Основы учения о коррозии и защите металлов " При окислении однофазного бинарного сплава металла А с добавкой элемента В имеются две возможности а) образуется однофазный окисел А с содержанием катионов В либо однофазный окисел В с содержанием катионов А б) формируются две фазы — окисла А и окисла В. Когда образуется только одна окисная форма, например АО, то состав сплава на границе сплав — окисел будет меняться, если только атомы А не станут диффундировать к границе из объема металла с той же скоростью, с какой они переходят в растущий окисел. От кинетики роста окисла и кинетики диффузии в сплаве зависит, будет ли в слое сплава, примыкающего к границе, происходить обеднение компонентом А, сопровождающееся обогащением компонентом В. При постепенном обогащении компонентом В будет продолжаться формирование одного окисла АО до тех пор, пока содержание В на границе не достигнет относительной концентрации пв, отвечающей равновесию трех фаз АО-Ь + В0 + сплав. [c.37] Создание стойких к окислению сплавов часто основано на применении растворенной добавки, которая имеет значительно большее сродство к кислороду, чем растворитель. Типичным примером является система сплавов Си—А1 с добавкой 10 вес.% А1. Когда эти бинарные сплавы окисляются при 800° С, очень быстро образуется закись меди и одновалентные катионы меди пересекают поверхность раздела сплав — окисел в направлении окисла. Концентрация алюминия на поверхности раздела возрастает до тех пор, пока не сформируется слой заш,итного окисла. Э от слой непроницаем для ионов одновалентной меди, которые не могут более проникать в слой закиси меди. Последний подвергается дальнейшему окисле нию в окись меди. Фактором, определяющим быстроту создания такой защиты, является диффузия алюминия к поверхности раздела металл—окисел, где алюминии окисляется в глинозем. Чем выше содержание алюМиния в сплаве, тем быстрее уменьшается скорость окисления (с образованием закиси меди), как это показано на фиг. 13 для ряда бинарных сплавов Си—А1 [26]. Аналогичное поведение наблюдается для сплавов Си—Be [27, 28], на которых образуется защитный слой из ВеО. Соотношение между двумя окислами меди, получающимися в процессе окисления при 500° С, показано на фиг. 14. [c.38] Катионы никеля хаотично растворены в решетках окиси железа кроме того, частицы и чешуйки никеля, а также никелевожелезного сплава находятся вблизи металла и ниже существовавшей до окисления поверхности раздела металл — атмосфера. [c.41] Из теоретических рассмотрений [30] следует, что при легировании металла благородной добавкой, например при создании сплава —Pt, можно ожидать лишь весьма назначительного повышения стойкости к окислению. Снижение скорости окисления будет весьма малым, пока доля легирующего элемента не превысит 50%. Так как благородный элемент йе окисляется, то его концентрация на поверхности разделу окисел — металл постепенно понижается за счет диффузионного градиента в направлении нормали к этой поверхности. [c.41] Хотя было показано, что легирование металлов введением добавок менее благородных элементов может служить основой для создания некоторых стойких сплавов, например Fe—А1, Си—А1, это возможно не всегда. Еслй образованный на поверхности сплава окисел проницаем для кислорода и если кислород хорошо растворим в сплаве, а скорость диффузии растворенного элемента относительно низка, то кислород может проникнуть в сплав и избирательно окислить растворенный металл. В результате ниже окисла. [c.41] Если бинарный сплав окисляется в кислороде с более низким парциальным давлением, чем упругость диссоциации одного из компонентов, то окисляться будет только менее благородный элемент, даже если этот элемент присутствует только в очень малом количестве, так как окисел другого элемента термодинамически нестоек. По той же причине неважна скорость диффузии способного к окислению элемента. Этот особый вид окисления, называемый избирательным окислением, может вызвать заметное улучшение стойкости сплава к окислению. [c.43] Прайс и Томас [32] окисляли сплавы серебра, содержащие 0,2— 5% бериллия, в водороде, содержащем водяной пар с парциальным давлением 0,1 мм рт. ст. (13,3 Па), в течение 5 мин при 600°С и 20 мин при 250°С. После обоих видов обработки поверхность оказалась покрытой плотной пленкой окиси бериллия и сплав не тускнел в серусодержащих газах, в которых необработанный сплав или чистое серебро очень быстро чернели. Тем не менее обеспечиваемая защита значительно уступала ожидаемой при сопоставлении проводимостей естественного окисла и чистой окиси бериллия. Возможно увеличение проводимости окисла за счет присутствия примесей. Для оценки поведения сплава в атмосфере, вызывающей потускнение, важна морфология избирательно образовавшегося окисла. Например, сплавы Си—Si характеризуются слабой стойкостью при избирательном окислении, по завершении которого они окисляются со скоростью, сравнимой с соответствующей скоростью для чистой меди [33]. [c.43] Недостаток избирательного окисления заключается в том, что образуемая защитная пленка способна к самозалечиванию только в специальной атмосфере, в которой она образуется и в которой парциальное давление кислорода слишком низко для окисления более благородного элемента. Если эта пленка разрушается на воздухе, то образуется обычная пленка без защитных свойств и заполняет несплошность. [c.43] Вернуться к основной статье