氧化膜
| 氧化膜 |
金属钝化理论认为，钝化是由于表面生成覆盖性良好的致密的钝化膜。大多数钝化膜是由金属氧化物组成，故称氧化膜。如铁钝化膜为γ-Fe2O3，Fe3O4，铝钝化膜为无孔的γ-Al2O3等。氧化膜厚度一般为10-9～10-10m。一些还原性阴离子，如Cl-对氧化膜破坏作用较大。氧化膜中存在两种类型的应力:氧化膜恒温生长时产生的生长应力和温度变化时由于金属与氧化物的热膨胀系数不同而产生的热应力。
目录
简介
高温合金或高温防护涂层的抗氧化性能依赖于表面能否形成一层致密、完整的氧化膜。 氧化膜内应力是决定氧化膜完整性的重要因素。这是因为氧化膜内普遍存在的应力，往往导致氧化膜发生开裂和剥落，致使氧化膜丧失保护作用。通过对氧化膜应力的研究，可以了解氧化膜破裂机理，进而达到改善氧化膜抗剥落性从而提高金属材料或防护涂层的抗氧化性能的目的。氧化膜应力的精确测量是氧化膜应力研究的基础。已经发展了多种氧化膜应力原位测量技术。由于氧化膜较薄，氧化膜与基体金属构成一动态复合体系以及环境温度高等特点，氧化膜应力的测试技术与常规薄膜的不同。从四十年代开始对氧化膜应力进行定量测量，由于技术的限制，测试范围和精度一直达不到像薄膜残余应力测量的程度。但是，近年来随着新技术的应用和研究的深入，在氧化膜应力方面才取得了明显进展。尽管如此，对氧化膜应力的研究工作还远远不够，许多问题亟待进一步澄清。总结了氧化膜应力产生和释放机制，氧化膜应力原位测量技术以及稀土对氧化膜应力影响等方面的研究进展，以探求氧化膜应力研究的发展方向。
评价
通常认为第一种因素是最重要的。对各向同性的氧化膜，对实用纯金属， PBR通常大于1，氧化膜内存在压应力。而氧化物在基体金属上取向生长造成晶格畸变。这部分应力只对特别薄的膜才明显。对于不同的金属体系或是在不同的氧化条件下，其它因素的作用也可能十分突出，甚至是主要的。例如，通常认为氧化铝膜发生横向生长，即新的氧化物主要在已形成膜内的晶界处生成。此时，氧化膜横向生长是应力产生的主要因素。另外，金属试样初始表面形状对氧化膜内应力的性质及大小也有着十分明显的影响。Hunt z认为，在许多情况下，氧化膜应力的性质与氧化膜的生长机制有更直接的关系对于氧化膜生长应力产生的理论分析也进行了部分工作，提出了不同模型来解释氧化膜内存在的压应力。例如，新的氧化物在晶界处生成模型，界面刃型位错排列模型，界面突出物模型以及界面位错攀移模型等。这些模型对理解应力产生机制是十分有益的。但在，由于缺少必要的关于氧化膜性质的参量，还达不到定量计算的程度材料的塑性变形包括两种类型:简单滑移和高温蠕变。高温蠕变可按三种机制进行:晶界滑移、扩散蠕变和位错攀移。其中，扩散蠕变包括体扩散控制的Herring-Naba rro蠕变和晶界扩散控制的Coble 蠕变。对于大多数氧化物，高温下不具备发生滑移所必须的5个独立体系， 因此高温蠕变将是氧化膜塑性变形的主要方式。在氧化物内，扩散慢的离子成为蠕变的控制步骤，同时温度和氧化物晶粒大小具有明显的影响作用。但是，已进行的大量高温性能的研究工作是针对大块烧结制备的氧化物的，而对薄氧化膜塑性变形机理的研究还极少。必须明确热生长薄氧化膜与烧结制备的大块氧化物性质有可能不同。这是因为，其一，尺寸效应的作用；其二，氧化物的掺杂不同；其三， 氧化膜中存在化学位梯度，即在氧化膜中点缺陷的浓度呈分布状态，氧化膜中的变形速度与位置有关。[1]