1 高温氧化基础 1
1.1 概述 1
1.2 高温氧化热力学 3
1.2.1 热力学基本原理 3
1.2.2 △G？-T 图 4
1.2.3 金属与气体反应的平衡状态图 10
1.3 高温氧化动力学 30
1.3.1 动力学测量方法 30
1.3.2 氧化的动力学规律 36
1.3.3 循环氧化动力学 40
参考文献 41
2 氧化物的基本性质、结构与缺陷 42
2.1 氧化物的基本性质 42
2.1.1 氧化物的物理性质 42
2.1.2 氧化物间的溶解与反应性 47
2.2 氧化物的晶体结构 48
2.3 氧化物中的缺陷 52
2.3.1 化学计量的氧化物 52
2.3.2 非化学计量的氧化物 54
2.3.3 掺杂对氧化物缺陷性质的影响 63
2.4 氧化物中的元素扩散 67
2.4.1 扩散方程 68
2.4.2 扩散系数 71
2.4.3 扩散的微观机制 74
2.4.4 杂质在氧化物中的扩散 76
参考文献 77
3 金属氧化基本理论 79
3.1 氧化过程的一般描述 79
3.2.1 扩散控制氧化的简化处理 82
3.2 抛物线生长动力学理论 82
3.2.2 瓦格纳理论 83
3.3 莫特理论 101
3.4 特殊气氛中的氧化 108
3.4.1 稀薄气氛 108
3.4.2 稀释气体 109
参考文献 110
4 纯金属的氧化 111
4.1 生成单一氧化物膜的金属氧化 111
4.1.1 与瓦格纳理想模型偏差的原因 112
4.1.2 占优扩散质点的标定 120
4.1.3 几种典型纯金属的氧化 125
4.2 生成多层膜的金属氧化 131
4.2.1 多层膜生长机制 131
4.2.2 多层膜生长动力学的理论处理 134
4.3 生成挥发性氧化物的金属氧化 139
4.3.1 生成挥发性氧化物的金属分类 139
4.3.2 铬的氧化 140
4.3.3 硅的氧化 143
4.4 具有较大氧溶解度的金属氧化 145
4.4.1 同时发生氧溶解时金属的氧化机理 146
4.4.2 钛的氧化 148
4.4.3 锆的氧化 151
4.5 单晶体金属的氧化 151
4.5.1 铜的氧化 152
4.5.2 镍的氧化 153
4.5.3 铁的氧化 153
参考文献 154
5 合金的氧化 156
5.1.1 贵金属基合金 157
5.1 合金按反应类型分类 157
5.1.2 贱金属基合金 160
5.2 合金的内氧化 164
5.2.1 合金内氧化的简化模型 165
5.2.2 瓦格纳内氧化动力学模型 167
5.2.3 外氧化和内氧化同时发生的动力学模型 170
5.2.4 内氧化物析出形态 172
5.2.5 从内氧化向外氧化的转变 177
5.3 合金的外氧化 180
5.3.1 初期氧化和过渡态氧化 181
5.3.2 合金元素的选择性氧化 182
5.3.3 保护性氧化膜的破坏与再生 184
5.4 水蒸气对氧化行为的影响 188
参考文献 195
6 氧化膜力学性质 196
6.1 薄氧化膜/合金体系的特点 197
6.2 氧化膜内应力 200
6.2.1 氧化膜内应力的产生 201
6.2.2 氧化膜内应力的释放 208
6.2.3 氧化膜内应力的测量 210
6.3 氧化膜/金属界面结合强度 222
6.3.2 界面结合强度的测试技术 223
6.3.1 界面结合强度的表征 223
6.4 氧化膜开裂和剥落 227
6.4.1 氧化膜开裂和剥落机制 227
6.4.2 氧化膜破裂的监测 232
参考文献 237
7 高温合金的氧化 239
7.1 高温合金的组成 240
7.1.1 基体金属 240
7.1.2 合金元素 241
7.2 高温合金的氧化 243
7.2.1 常规高温合金 243
7.2.2 单晶和定向凝固高温合金 252
7.2.3 ODS 合金 253
7.2.4 金属间化合物 256
7.3 活性元素效应 262
7.3.1 稀土添加和存在方式 264
7.3.2 稀土作用机制 266
7.4 氧化产物分析技术 274
7.4.2 形貌观察 275
7.4.1 相分析 275
7.4.3 成分分析 278
7.4.4 显微结构 279
参考文献 280
8 金属在混合气体中的反应 282
8.1 高温混合气体环境的工业背景 283
8.2 金属的硫化 286
8.2.1 硫化物的一般性特点 286
8.2.2 金属与硫的反应 288
8.2.3 与含硫-氧混合气体的反应 298
8.3 金属的碳化 306
8.3.1 气氛中的碳活度 307
8.3.2 金属的内碳化 310
8.3.3 金属粉化 313
8.4 金属的氮化及卤化 316
8.4.1 氮化 316
8.4.2 卤素气体的腐蚀 318
参考文献 320
9 多因素作用下的高温氧化 322
9.1 高温氧化-冲蚀 322
9.1.1 氧化膜的冲蚀机理 323
9.1.2 氧化和冲蚀的交互作用 328
9.1.3 氧化-冲蚀影响因素及实验方法 335
9.1.4 氧化-冲蚀理论模型 340
9.2 力学因素与氧化的交互作用 349
9.2.1 合金的高温力学性能 349
9.2.2 力学载荷对合金氧化行为的影响 352
9.2.3 氧化环境对合金高温力学性能的影响 366
参考文献 371
10.1 热腐蚀概况 373
10.1.1 热腐蚀的工业背景 373
10 热腐蚀 373
10.1.2 实验方法 374
10.2 热腐蚀的热力学 377
10.2.1 金属-硫-氧平衡状态图 377
10.2.2 氧化物在熔盐中的溶解度 379
10.3 热腐蚀机理 382
10.3.1 硫化模型 382
10.3.2 酸-碱熔融模型 384
10.3.3 电化学机理模型 386
10.4 金属热腐蚀及控制措施 388
10.4.1 纯金属与合金的热腐蚀 388
10.4.2 低温热腐蚀 391
10.4.3 热腐蚀的影响因素 398
10.4.4 热腐蚀的防止措施 404
10.5 钒蚀 405
参考文献 409
11 高温氧化防护涂层 410
11.1 涂层制备与性能 411
11.1.1 涂层分类及制备技术 411
11.1.2 涂层性能要求 417
11.2.1 铝化物涂层 420
11.2 典型高温防护涂层 420
11.2.2 改性的铝化物涂层 427
11.2.3 MCrAlY 涂层 430
11.2.4 热障涂层 432
11.3 涂层的退化 435
11.4 表面处理提高合金抗氧化性 438
11.4.1 预氧化处理 439
11.4.2 表面细晶化 439
11.4.3 电火花强化 442
11.4.4 离子注入 442
参考文献 443