可控气氛下可伐合金的氧化行为VIP免费

word 文档可编辑可控气氛下可伐合金的氧化行为罗大为，沈卓身北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ，中国摘 要： 研究了通过改变可伐合金的氧化气氛、氧化温度和曝露时间来生成不同类型和厚度的氧化膜。结果表明当可伐合金在500℃， N2-2.31%H2O-0.95%H2混合气氛下和 1000℃，N2-2.31%H2O-0.5%H2混合气氛下氧化时， 分别生成单一 Fe3O4和单一 FeO，且所有的动力学曲线都遵循线性规律；当可伐合金在1000℃，N2-2.31%H2O混合气氛下氧化时，生成FeO和 Fe3O4 的混合物，动力学曲线遵循抛物线规律。通过对氧化膜横截面进行金相分析，可以看到晶界氧化物是氧元素向氧化物表层内扩散形成的。当氧化产物是FeO和 Fe3O4的混合物时，在氧化物表层下方形成晶界氧化物；当氧化产物是单一Fe3O4或单一 FeO时，不会形成晶界氧化物。建立了氧化模型。关键词： 可伐合金；氧化；可控气氛；N2-H2O-H2word 文档可编辑1 引言早在 20 世纪 30 年代时 Scott 就成功研究过可伐合金（ ASTM F-15型合金）。因其具有热膨胀系数接近硅硼玻璃，表面氧化膜易润湿，和优异的加工与焊接性能等优点，被广泛应用于金属 - 玻璃封接[1-2] 。但由于金属与玻璃并不润湿，因此金属与玻璃的封接，实际上是要在熔封前先将可伐合金进行预氧化以获得需要的氧化膜。所以可伐合金的预氧化是生产高真空密封性金属- 玻璃封接件重要的工艺环节， 也是直接影响密封质量的重要因素[3-6] 。可伐合金在高温下氧化，表面主要生成三种铁的氧化物，从内到外依次是FeO、Fe3O4 和 Fe2O3。半个多世纪以来， 有许多学者对可伐合金的氧化行为进行了研究。学者们都认为 Fe2O3 结构疏松不应存在， 而 Fe3O4 能与玻璃很好的结合， 是最适合的氧化物；同时也提出了最理想的氧化物增重（或氧化膜厚度）。例如， Pask[7] 认为不管温度如何，氧化增重在 0.3~0.7mg/cm2时可伐合金和玻璃的粘结性最好，氧化工艺可以是 800℃× 17min、900℃× 3min、1000℃×1min 或是 1100℃× 15s。Khomenko和Kotel' nikov[8]认为最佳的氧化工艺是在 450~550℃水蒸气中氧化 10~60min。Rossoshinskii等[9] 认为可伐合金应在550℃，氧分压为 1.09 ×10-10Pa 的水蒸气中氧化 22min。Thomas[10] 则认为可伐合金在1040℃，露点为 -10 ℃~+40℃的氮基气氛中氧化能得到最高的结合强度。Yext 等[11] 提出最好的氧化工艺为在1040℃， N2 或者N2-1.7%H2 气氛中氧化。 Ba...