铝在高温水蒸汽中氧化行为及表面氧化膜性能的研究.pdf

堑鎏塑型塑蕊型兰丝塑二——————一铝在高温水蒸汽巾氧化行为及表面氧化膜性熊的研究专业：材料学硕士生：慕讳意藉导教簿：奚正乎教辍 李争显教授薅要本文利用铝在高温水蒸汽中氧化实验，用扫描电镜、能谱、X - 射线衍射等检测方法，剥朋中性盐雾实验，探讨了锻在意温7 K 蒸汽中豹氧化动力学规律，分攒了铝在高温水蒸汽中韵氧纯露炎，弊对锫在离滚水蒸汽中袭覆氧侥簇筠酪馕洼能送行了磷究研究发现，铝在高温水蒸汽中氧化，高温水蒸汽分予在铝表面吸附，溶解，并与铝发生气．固界面反成，在铝表谳生成氧化膜的同时，水蒸汽分子发生分髂，产生氢，反瘦分囊在氧话黢中扩觳，蘧蔫襞纯爵润豹照长鞫温褒豹羚麓，表瑟鬟诧貘生长交零在1 4 0 ℃氧化2 4 h ，袭面氧化膜幽m 2 0 ，t 3 H 2 0 ( G i b b s i t e ) 和A I O ( O H ) ( B o e h m i t e ) 相组成在2 0 0 C 氧化8 h 、1 2 h 、2 4 h 、4 8 h 、7 2 h 和襁2 5 0 ℃、2 8 0 ℃、3 0 0 ℃氧化2 4 h ，表面飘化艨囊A 1 0 ( 0 珏) ( B o e h m i t e ) 攘缀残，在3 ∞℃氧毒乏2 4 h 表灏氧德貘孛蠢部分氧化豹发生脱落。

在3 5 0 ℃瓴纯2 4 h ，铝全都氧亿成粉米，该粉末亩嫩O ( O H ) ( B o e h m i t e ) 、A j o ( o H )( D i a s p o r e ) 和a - h 1 2 0 3 ( T f i g o n a l ) 相组成谯2 0 0 C 氧化8 h 、1 2 h 、2 4 h 、4 8 h 、7 2 h 和在1 4 0 ℃、2 5 0 “ C 、2 8 0 ℃、3 0 0 ℃鬣化2 4 h 实验祭l 孛下，铝表颡生成豹氧化膜具有良好鼬燃蚀悛篷美键谒：铝：裹溢零蒸汽；氧化学为；氧像骥西安建筑科技大学硕士学位论文S t u d i e s0 1 1O x i d a t i o nB e h a v i o ra n dP r o p e r t i e so fS u r f a c eO x i d eF i l mo f A l u m i n u mi nH 咖_ T e m p e 瑚t I l 砷W a t e r V a p o rS p e c i a l t y ：M a t e r i a l sS c i e n c eE n g i n e e r i n gN a m e ：M uW e i y i I D s h 删o EP r o f ．X iZ h e n g p i n gP r o f ．L iZ h e n g x i a nO x i d ef i l m sf o r m e do na l u m i n u ms u r f a c ei nh i g h - t e n l p e r a t u r ew a t e rv a p o rw e r es t u d i e di nt h i sp a p e r ．n l ek i n e t i cm o d e la n dt h eo x i d a t i o nb e h a v i o ro fa l u m i n t m ai nh i g h - t e m p e r a t u r ew a t e rv a p o rw e r ei n v e s t i g a t e dw i t h t h em e t h o do f X - r a yd i f f r a c t i o n ( X R D ) 、e n e r g yd i s p e r s i v es p e c t r o s c o p y ( E D S )a n ds c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y ( S E M ) ．“ i h ec o r r o s i o n - r e s i s t a n tp r o p e r t yo fo x i d ef i l mo na l u m i n u m s u r f a c e W a S a l s o s t t ．Ⅱi i e d b ys a l t - s p r a y e d e x p c r k n e n t ．T h e r e s e a r c hr e s u l t ss h o w e d t h a t a l u m i n t m a c a n b e o x i d e d i n h i g h - t e m p e r a t u r e w a t e r v a p o r ．T h ew a t e r v a p o r m o l e c u l e s w e r e a b s o r b e d a n d d i s s o l v e d i n t o t h e a l u m i n u m , a n d t h e n c a u s e d t h er e a c t i o no ns o l i d - g a si n t e r f a c e ．W a t e rv a p o rm o l e c u l e sw e r ed e c o m p o s e d , g e n e r a t i n gh y d r o g e n ．O x y g e ni o na n da l u m i n u mi O i lc o u l dd i f f u s ee a c ho t h e ri no x i d ef l l I Y I S ．T h et h i c k n e s so fo x i d ef i l m si n c r e a s e dv A t h t h e p r o l o n g i n g o f o x i d a t i o n 妇a n d t h e u p g r a 池g o f o x i d a t i o n t e m p e r a t u r e ．T h e o x i d e f i l m sa r e c o m p o s e d o f A l 2 0 3 ．3 H 2 0 ( G i b b s i t e ) a n dA 1 0 ( O H ) ( B o e h m i t e ) a t l 4 0 ℃f o r 2 4 h ．T h e o x i d ef i l m s a r e c o m p o s e d o f A l o ( o r { ) ( B o e h m i t e ) a t 2 0 0 7 f o r 8 h 、1 2 h 、2 4 h 、4 8 h 、7 2 h o r a t 2 5 0 P ，2 8 0 * ( 2 、3 0 0 。

Cf o r 2 4 h ．T h e o x i d a t i o n p r o d u c t s a r e c o m p o s e d O f A l 0 ( O H ) ( B o e h m i t e ) 、a a o ( o 均( D i a s p o r e ) 和c t - A 1 2 0 3 ( T f i g o n a l ) a t 3 5 0 “ Cf o r 2 4 h ．T h e o x i d e f i l m s t h a t f o r m e d a t 2 0 0 Cf - 0 r 8 h 、1 2 h ，2 4 h 、4 8 1 1 、7 2 h o r a t 2 5 0 “ ( 7 ，2 8 0 * ( 2 、3 0 0 Cf o r 2 4 h h a v eg o o d c o r r o s i o n - r e s i s t a n t p r o p e r t y ．K e y w o r d s ：A l u m i n u m ；H i g h - t e m p e r a t u r e w a t e r v a p o r ；O x i d a t i o n b e h a v i o r ；O x i d e f i l m s声翡本入郑羹声鹱我骈警交懿论：艾是我个人在导爨指导下述毒亍匏辑究2 t 2作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文孛不包鑫其继人毫经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或箕德入在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果与我- - N i 作的同志对本研究所做的所卷贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致递l 审请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切榍关责任论文作者签采箬砟乏嚣期：≯躐戥，旷关于论文使臻授投的谥赐本人宽全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学僦论文的规定，即；学校有较僚警送交论文鳃复露辞，允许论文被囊藏窝话阕；学校可以公商论文的全部碱部分内容，可以采用影印、缩印娥者其它复制手段保存论文 保密鲶论文在论文您密后应遵守篷巍定)论文作者签名若毋乏．导师签名法：请将就炎辫在诡文蓄茭疆飘叫、s 专鹾安建筑瓣救大学矮±学位论文∞E ! E E ! ! ! ! ! ! 鼎I iI 牲糕! = ! ! ! ! ! ! ! ! 烹≈∞≈! ! 自! ! ! ! 葛雹! $ ! ! ! ! ! ! 竺! ! 自$ s ■≈g ! ! 11 ．绪论1 ．1 引言铝及其合金由于其其商较高的强廉／蘑量比，易成嬲自B 工以及优冥的物理、化学性能，竣是褒伐王鱼k 使薅量双次予镪铁缒纂二大炎垒震秘料。

键菠萁台金在天皇￡条转下，表嚣有一层致密的自然氧纯躐使其免遭环境的侵蚀，但这种自然氧化跋非常薄易破损，在酸碱性条件下迅速溶解同时，铝及其合焱材料硬度低，耐摩陛差也使其常发生磨蚀破损因貌锯及葵含金在接羁裁颁经过{ g 癌懿褒嚣楚理蚨满足其难琢凌豹逡应洼察安全性，减少瘸蚀，延长往秀j 寿命常见酌铝表磷处理方法有纯擎氧纯、黼馘鬣亿、微弧氧化等通过这些方法使铝材表筒飘化生成硬度商、结构致密的氧化膜以掇黼表面耐磨和黼蚀性随着铝材戏鲻范匿的进一步扩大，对锚寿才表压处理的黉求越来越惑，众所周船，锅对氧其套鞍大瓣亲帮力，褒大气、承蒸汽或菸谴一鳖氧纯裁孛笺在瑟撩游锫表瑟遗速形或一层连续氧化腆对大气和在氧化剂中锅的氧化已经开展了许多的研究工作，取得了可喜的成果，但对铝在高温水熬汽中的氧化工作没有人进行研究 壤据菜壤辩醭瀑酃} 巍霪要，磷究锅表莲与褰溢水蒸汽氧稼笈瘟，逶造验测努辑氧化后的实验样品，探讨和懑结铝在高漩水蒸汽中的甄化动力学飙律，分析铝在离温水蒸汽中的氧化行为，并对锱柱高温水蒸、汽中表面氧化牒耐蚀性能进行研究由于锅与高温承蒸汽氧纯实矮上载是镪与襞菱生戆翥溢氧纯反盛，蕊l 奠下垂将麓攀了舞翦久关予金震匏高i 盛戴纯躺铝表面氧证豹研究工襻。

{ 2 金满的高温氧化金嚣豹戴往霆擐金属与羲毒} 露! 奔嚣获瘦生藏袋往褥酶过程狳极少数爨金属癸，晁乎所有的囊属都会发生氧化金属氧化的概念有狭义和广义之分狭义的氧化倪指金属与氧气形成颦t 化物的反．陂，氧气是自然界和工业环境中最常见的气体介质，氧襻在于空气耪寒蒸汽中广义鹭金滠氧纯是撂金满除与氧气蔽皮终还与含硫、羰、鑫素及菰等气体介质爱成形成金属纯☆物的过程实用金属材料程寝温下氧化缓慢，而在耩对较高温度下其氧化反应才剧烈盒属的高温氧化是金属腐蚀学科的重要组成部分之一，会属腐蚀透露霹分为蘸丈类：拳溶液瘙镀( 瀑腐蚀) 窝亵湛氡纯( 于瘸镪> ”3 高溢燕稻霹懿，与辑料酌熔点帮滔馁有关对不同鳃糖耧，离澡熊赛线不间秘翔：A 1 ：熔点6 6 0 ℃，2 0 0 ℃以上为高温：d —F e ：熔点9 0 9 。