DZ445合金的高温氧化行为的研究(7)
这里有一种简化的内氧化模型，模型适用于当合金中的B元素与氧原子相比可认为是不发生迁移的情况，这种模型示意图如图1-3内氧化的深度为ξ，设溶解氧的浓度由金属/气体界面沿内氧化层线性下降，可以认为合金内部的氧浓度为零。
由于设B原子在合金中不迁移，内氧化层的生长仅与氧的扩散系数相关。在固定的时间内，内氧化层的深度与合金中的B的原子分数的平方根成反比。
内氧化不仅影响合金的腐蚀过程，而且影响合金的力学磁学等方面的性质，这一影响主要与氧化物的析出形态有关。从氧化物颗粒尺寸来看，它决定于在内氧化层前沿的生核速率和随后这些粒子的长大或粗化速率两者之间的相互竞争。从氧和溶质到达颗粒表面起到相邻的成核点作用，使溶质供应耗尽为止，成核长大的时间越长，内氧化物的颗粒越大。而后，可能发生颗粒的粗化，但这一现象暂时可以忽略。因而，那些有助于提高成核速度的因素，会减小颗粒尺寸，而有助于提高生长速率的因素会增大颗粒尺寸。
（2）合金的外氧化
当合金中较活泼成分的浓度上升达到某临界浓度以上时，合金不再内氧化，形成连续的外氧化膜。外氧化膜的生长速率要比内氧化膜低。
Rapp研究了Ag-In合金由内氧化到外氧化的转变。发现15%In的合金在550℃的空气中氧化发生由内氧化向外氧化的转变。由于InO1.5的摩尔体积是Ag的两倍，因此在g*=0.3时发生向外氧化的转变。降低环境的氧活度时，合金中氧的溶解度变小，氧的扩散流量相应下降，其结果由内氧化向外氧化转变所需的In浓度也变小了。在550℃不同的氧分压下发生转变的临界In浓度如图1-4所示。
合金在一般使用条件下氧化生成外氧化膜。对于许多合金，外氧化往往同时伴随着内氧化。氧化膜的成分和微观结构决定于合金的成分和给定条件下的反应机理。
我们首先分析简单的A-B二元合金发生氧化可能产生的结果。设A-B合金中的B为低含量金属，两种金属只能分别生成氧化物AO和BO。生成外氧化膜的成分将随着合金成分而变化。经历了氧化初期和过度阶段之后，可由下列几种主要情况：
a.合金成分几乎是纯A，生成几乎是唯一的AO的外氧化膜，至少在外氧化膜中是如此。
b.合金中B的浓度足够高时生成单一的BO氧化膜。
c.在中间成分，可生成AO和BO的两种氧化膜。
在中间成分区域中，可产生各种情况取决于AO和BO的性质，两种氧化物可以是完全互相溶解的，形成固溶体；它们也可以是部分互溶或完全不溶的，或者生成另一种氧化物，如ABO2。除上述情况外还发生内氧化。
对于三元或多元合金，氧化更加复杂化。含量最低的合金成分其含量足够高时可发生选择性氧化，但是在较低的浓度范围内，可能产生多种反应产物。
氧化膜和合金相中的传质性质涉及晶格扩散和沿晶界和其他短路途径的传输过程。氧化膜中会形成孔洞和微观的通道；由于氧化膜中存在生长应力和在热循环中由于热膨胀性能的差异而产生的应力，氧化膜会发生开裂或剥落，从而失去保护性。总之，合金氧化过程是极为复杂的。[14]
1.7.2铁．镍-钴-基3种高温合金的恒温氧化行为
东北特殊钢公司生产的铁基高温合金GH1140、镍基高温合金GH4098和钴基高温合金GH5605冷轧板材成品，化学组成见表1-3。
表1-3种高温合金的化学成分/%
合金 C Mn Si Cr Al Ti Co Mo Fe Ni W