a3)595*! ! !

stu-s Sromebi – TRANSACTIONS OF GTU – ТРУДЫ ГТУ № 2 (484), 2012
оксидной пленки процессы массопереноса через нее
существенно замедляются. Плавный ход кривых с
уменьшением скорости окисления во времени
свидетельствует о том, что в процессе окисления
оксидная пленка остается защитной. Изменение доли
уменьшения Φ во времени (рис.2) показывает, что
W, мг/см
0.80
2
0.60
0.40
0.20
0.00
2 1
3
0 2 4 6 8 10
оно максимально на начальных стадиях окисления, а
по истечении некоторого промежутка времени
опускается до определенного уровня и остается
практически постоянным, что, очевидно, связано с
завершением формирования диффузионных барьеров
вблизи поверхности раздела матрица/окалина.
Рис. 1. Кинетика окисления сплавов при 1200°С Рис. 2. Кинетика уменьшения эффективной
площади диффузии сплавов при 1200°С
Рост окалины из Al2O 3 на сплаве, не содержащем
реактивных элементов ( La, Y, Hf , Zr), обычно
подчиняется параболическому закону окисления [5].
Поэтому к нему можно применить уравнение Вагнера
в элементарной форме
2
W = kPτ, (2)
где kP − константа параболической скорости, а τ −
время окисления.
С появлением диффузионных барьеров в окалине
пути активного массопереноса блокируются, а транс‐
портные свойства через нее должны снижаться, по
идее, пропорционально росту объема этих барьеров.
Следовательно, кинетика окисления конкретного
Al2O‐ 3 формирующего сплава с уменьшающейся эф‐
фективной площадью диффузии, в зависимости от
1
2
3
τ, час
объема диффузионных барьеров может корректно
описываться уравнением Эванса [2]
1
W = l n( k kPτ+
1),
(3)
k
так же как и установленным в работе [4] более
сложным неявным кинетическим выражением
2 kW 1 kW
τ = [ e ( kW − 1) + 1] + ( e − 1), (4)
2
kkP
kkr
где kr − прямолинейная константа скорости окисления.
Несмотря на то, что испытывались весьма близкие
по химическому составу и характеру изменения
удельных привесов сплавы №1, №2, №3, отдельные
параметры окисления этих сплавов заметно от‐
личаются (см. табл.).
Параметры окисления сплавов при 1200°С
№/№ Состав сплава Плавка Параметры окисления
,
30
k см 2 /мг kP, мг 2 /см 4 ⋅ч kr , мг/см 2 ⋅ч
1 Fe+ 45Cr + 4Al + 0,3La
В аргоне 2,16 0,2 0,83
2 Fe+ 45Cr + 4Al + 0,3La
На воздухе 1,126 0,089 0,95
3 Fe+ 45Cr + 4Al + 1Ni+ 0,3La
На воздухе 2,19 0,087 0,38
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Ф, отн.ед.
0 2 4 6 8 10
2
3
1
τ, час