VoL22 No.4 张秀林等：显微技术研究含铈铁铬合金的氧化行为 ·369· 明，铈偏聚占据铬原来该占的位置，降低了膜中的疏松的铁氧化物，其结果使得合金在长时间 铬的含量，起到了阻止氧化和长大的作用. 氧化条件下，也只形成很薄的富铬膜，其厚度大 XPS分析结果，发现随加热时间和加热温度 约在1~2m之间.这一薄层的微晶结构致密，并 的增加，合金在氧化初期表面的铬含量上升，表且与合金基体之间成分连续过渡，膜和基体间的 面的铁以合金状态存在的份量比以化合物状态 成分、组织和结构缓慢变化，从而改善膜和基体 存在的份量增加，这说明氧化首先在表面进行， 之间的粘附性，提高合金抗氧化能力和使用寿 氧化物中含有铬和铁的比例与合金中的比例相 命， 差不多；当温度升高或时间增加时，铬不断向表 面扩散和偏聚，一部分铬与氧直接结合，另一部 4结论 分铬夺取了原与铁结合的氧而生成铬的氧化物， (1)合金的氧化过程是其组元之间的扩散、 其结果是铬将氧化物中的一部分铁还原成合金 偏聚和化学反应的复杂过程. 状态的铁.SAM分析的结果是，当表面铬的含量 (2)铁-铬合金中添加的铈在氧化过程中产 很高，与氧结合而形成的氧化物厚度超过1m 生偏聚. 时，这时铬向外扩散的速度不如铁向外扩散的速 (3)铈的主要作用是使铬向外的扩散速度变 度快，于是向外扩散到表面的铁和氧生成氧化 慢，氧向内扩散速度减小，并抑制铁在表面形成 铁，渐渐地表面就由富铬变成富铁氧化物，抗氧 氧化物，从而提高了合金的抗氧化性能， 化性能变坏. 以上结果说明，氧化过程是合金元素的扩 参考文献 散、偏聚和化学反应的综合过程，铬向表面迁移， I Bernard Pieraggi,Rebert A.Chromia Scale Growth in All- 并在迁移中和氧结合，使得氧化膜不同深层的成 oy Oxidation and the Reactive Element Effect.J Electro- 分和结构不断地发生变化.合金中添加的微量 chem Soc,,1993,140(10):2844 铈对高温氧化过程的影响很大，主要作用是铈 2 Peggy Y Hou,John Stringer.Oxide Scale Adhesion and 不仅使合金铬的扩散和表面富集的速度变慢，高 Impurity Segregation at the Scale/Metal Interface.Oxida- tion of Metals,1992,38(5/6):323 铬层的厚度增加缓慢，而且阻碍铁向外扩散，并 3伯克斯N,迈耶GH著，赵公台，赵克清译，金属高 使氧向内扩散受阻，抑制了铁向外扩散导致形成 温氧化导论.北京：冶金工业出版社，1989 Oxidation Behaviour of Fe-Cr Alloy Contained Ce by Electron Microscopy ZHANG Xiulin,ZHU Guilan,XIE LP,LIN Oingying 1)Applied Science School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Central Iron and Steel Research Institute,Beijng 100081,China ABSTRACT The morphology of oxidation film has been investigated in Fe-Cr alloy contained cerium by SAM and XPS as well as SEM.The constituents of oxidation layers at different depth have been measured at intervals some nanometers and the constructs state and real-time have been analyzed.The experimental results show that chromium migrate outwards so that the composition and structure of oxidation layers change and cerium atoms diffuse and segregates on interface.The influences of trace cerium on the diffusion of alloy el- ement chromium further have been investigated during oxidation. KEY WORDS cerium;chromium;oxidation;segregation一 张 秀林等 显 微 技 术研 究含饰铁 铬合金 的氧 化 行 为 明 ， 饰偏 聚 占据铬 原来 该 占的位 置 ， 降低 了膜 中 铬 的含量 ， 起 到 了 阻 止氧化 和 长大 的作用 分 析 结 果 ，发现 随加热 时 间和 加 热温度 的增加 ，合金 在氧化 初期表面 的铬 含 量 上 升 ， 表 面 的铁 以合金 状 态 存在 的份 量 比 以化 合物状 态 存在 的份 量 增加 这 说 明氧化 首先 在表面进 行 ， 氧 化物 中含 有铬和 铁 的 比例 与合 金 中的 比例 相 差 不 多 当温度 升 高或 时 间增 加 时 ，铬不 断 向表 面 扩 散和 偏 聚 ， 一 部 分 铬 与 氧 直 接 结 合 ， 另 一 部 分铬夺取 了原与铁结合 的氧而 生成 铬 的氧化物 ， 其结 果 是 铬将氧 化物 中的一 部 分 铁 还 原 成 合 金 状态 的铁 分 析 的结 果 是 ， 当表 面铬 的含 量 很 高 ， 与氧 结合 而 形 成 的氧化物厚度超 过 抖 时 ，这 时铬 向外扩 散 的速度不 如铁 向外扩散 的速 度快 ， 于 是 向外 扩 散 到 表 面 的铁 和 氧 生 成 氧 化 铁 ， 渐渐 地表 面 就 由富铬 变 成 富铁 氧化 物 ， 抗 氧 化 性 能变 坏 以上 结 果 说 明 ， 氧 化 过 程 是 合 金 元 素 的扩 散 、 偏聚和 化 学 反应 的综合 过程 铬 向表 面迁移 ， 并在迁移 中和 氧 结合 ，使得 氧 化 膜 不 同深 层 的成 分和 结构不 断地 发 生 变化 合 金 中添 加 的微 量 饰对 高温 氧 化过 程 的影 响 很 大 主 要 作 用 是 饰 不仅使合 金铬 的扩散和 表面 富集 的速度变慢 ，高 铬 层 的厚度 增 加缓 慢 ， 而 且 阻碍 铁 向外扩 散 ， 并 使氧 向内扩 散受 阻 ，抑制 了铁 向外 扩 散导致形 成 的疏松 的铁 氧 化物 ， 其结 果 使得 合 金 在长 时 间 氧 化 条件下 ， 也 只 形 成 很薄 的 富铬膜 ， 其厚 度大 约 在 一 娜之 间 这一 薄层 的微 晶结构致密 ， 并 且 与合金基体之 间成 分连续过渡 ，膜和 基体间 的 成 分 、 组 织和 结构缓慢变化 ， 从而 改善膜和 基体 之 间 的粘 附性 ， 提 高合 金 抗氧 化 能力 和 使用 寿 命 结 论 合 金 的氧化 过 程 是 其 组 元之 间 的扩 散 、 偏 聚 和 化 学 反 应 的 复杂 过 程 铁一铬合 金 中添加 的饰 在 氧 化 过程 中产 生 偏聚 饰 的主 要作用 是使铬 向外 的扩散速 度变 慢 ， 氧 向 内扩散速 度减 小 ， 并抑 制 铁在 表 面 形 成 氧化 物 ，从 而提 高 了合 金 的抗氧 化 性 能 参 考 文 献 ， · ， ， ， 丽 ， ， 伯 克斯 ， 迈 耶 著 赵 公 台 ， 赵 克清 译 金 属 高 温氧化 导 论 北 京 冶金 工业 出版社 ， 一 寿例刃 ，’ ， 刀了 ’ ， 再了石 矛 乙石 心 ， ， ， ， ， 一 勿 七 一 如 刀 切 而 而 切