·88· 工程科学学报，第40卷，第1期 (c) 50μm 5 um 5μm 50m 5um 5μm CO A Mo —点3 一点2 人JJ —点1 012345678910 5 um 能量keV 图4950℃条件下6样品氧化层表面形貌与截面成分分析.(a)~(c)未脱落区域表面形貌：(d)~()脱落区域表面形貌：(g)~(h)脱 落区域截面形貌及能谐分析点扫描成分分析曲线 Fig.4 Surface morphology and cross-section composition analysis of sample6oxidation layer:(a)-(c)surface morphology of region without exfoli- ation:(d)-(f)surface morphology in exfoliated region:(g)-(h)cross-section morphology and composition analysis of oxidation layer in exfoliated re- gion 气发生不同程度的氧化反应，形成如Fe,0,、Fe,03、 氧离子会在基体/氧化层界面与Fe、Mn等元素也发 F0、C,03,Si02、V,0,、V,03、Mo03等所有合金元素 生氧化反应，生成相应的氧化物. 的氧化物或其复合氧化物，但其氧化层厚度较薄. 为了分析界面元素的扩散机理，采用透射电镜 之后，随着氧化的进行及根据吉布斯生成自由能顺 对基体与氧化层截面微界面形貌和元素分布进行了 序Si<Mn<Cr<Fe,在高温环境下会依次产生选择 分析，如图6所示.可见，基体/氧化层界面形成了 性氧化现象.图5所示为氧化过程中的氧化演变动 一层连续的厚度为50~200nm的过渡层，这一过渡 力学模型，可见氧化会在两个界面同时进行，即基体 层主要成分为Cx,03,而且过渡层上存在一层厚度 与氧化层间的界面：氧化层与炉气间的界面.在基 为10μm左右的氧化层，离过渡层越远其Cr元素质 体与氧化层界面，由于金属元素在氧化过程中氧分 量比不断降低，而Si元素的质量比却不断增加.如 压的不同，一部分高温氧离子通过初步形成的氧化 图4(h)空冷样品内氧化层能谱元素分析图可知. 层发生渗透扩散到基体/氧化层界面，并与合金中的 而在氧化层与气体界面，合金中大量剩余的 Cr和Si离子发生反应.同时另一部分渗透进来的 Fe、Mn等金属离子通过氧化层扩散至基体/炉气界工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 图 4 950 益条件下 6 #样品氧化层表面形貌与截面成分分析. (a) ~ (c) 未脱落区域表面形貌; (d) ~ (f) 脱落区域表面形貌;(g) ~ (h) 脱 落区域截面形貌及能谱分析点扫描成分分析曲线 Fig. 4 Surface morphology and cross鄄section composition analysis of sample 6 # oxidation layer:(a)鄄鄄(c) surface morphology of region without exfoli鄄 ation; (d)鄄鄄(f) surface morphology in exfoliated region;(g)鄄鄄(h) cross鄄section morphology and composition analysis of oxidation layer in exfoliated re鄄 gion 气发生不同程度的氧化反应,形成如 Fe3O4 、Fe2O3 、 FeO、Cr2O3 ,SiO2 、V2O5 、V2O3 、MoO3等所有合金元素 的氧化物或其复合氧化物,但其氧化层厚度较薄. 之后,随着氧化的进行及根据吉布斯生成自由能顺 序 Si < Mn < Cr < Fe,在高温环境下会依次产生选择 性氧化现象. 图 5 所示为氧化过程中的氧化演变动 力学模型,可见氧化会在两个界面同时进行,即基体 与氧化层间的界面;氧化层与炉气间的界面. 在基 体与氧化层界面,由于金属元素在氧化过程中氧分 压的不同,一部分高温氧离子通过初步形成的氧化 层发生渗透扩散到基体/ 氧化层界面,并与合金中的 Cr 和 Si 离子发生反应. 同时另一部分渗透进来的 氧离子会在基体/ 氧化层界面与 Fe、Mn 等元素也发 生氧化反应,生成相应的氧化物. 为了分析界面元素的扩散机理,采用透射电镜 对基体与氧化层截面微界面形貌和元素分布进行了 分析,如图 6 所示. 可见,基体/ 氧化层界面形成了 一层连续的厚度为 50 ~ 200 nm 的过渡层,这一过渡 层主要成分为 Cr2O3 . 而且过渡层上存在一层厚度 为 10 滋m 左右的氧化层,离过渡层越远其 Cr 元素质 量比不断降低,而 Si 元素的质量比却不断增加. 如 图 4(h)空冷样品内氧化层能谱元素分析图可知. 而在氧化层与气体界面,合金中大量剩余的 Fe、Mn 等金属离子通过氧化层扩散至基体/ 炉气界 ·88·