高温氧化

高温氧化是指金属材料在高温环境下与氧发生反应，从而产生氧化物的现象。这种现象会导致金属材料的性能受损和组织破坏。高温氧化不仅限于金属与氧气的反应，还包括硫化、卤化、氮化、碳化等多种形式。

形成原理

高温氧化是一种常见的金属腐蚀形式，在高温条件下，金属与氧发生反应，生成相应的氧化物。这个过程可以用以下方程式表示：M + n/2O₂ → MOn在这个反应中，金属原子M失去电子变成金属离子，使得它的正原子价升高。同时，氧原子获得电子变成氧离子，这些金属离子和氧离子结合形成金属氧化物。高温氧化是基本的化学腐蚀反应之一，对许多工业领域中使用的金属材料来说，抗高温氧化性能是一项关键指标。

影响因素

金属高温氧化的速度受到多种因素的影响，包括氧化膜中的缺陷种类及浓度、氧化膜的体积与所消耗金属的体积之比、氧化膜中的应力等。此外，金属材料在高温下的自发放热反应能力以及氧化物的稳定性也可以通过热力学方法进行分析和判断。

抗氧化措施

为了提高金属材料的抗氧化性能，可以通过选择性高温氧化生成保护性的氧化膜。这种方法的核心在于选择易于氧化的元素，并将其添加到合金中，以促进氧化膜的形成。常用的抗氧化膜包括AlO、SiO和CrO等。另外，还可以通过表面改性技术，如金属涂层、陶瓷涂层和表面微晶化等方式，显著提升金属材料的抗高温氧化性能。

失效机制

高温氧化过程中，涂层和基体中的有益元素浓度会逐渐降低，最终可能无法形成有效的保护性氧化膜，导致涂层的保护作用减弱直至失效。在某些特定的情况下，如SiO膜的形成，氧化速度主要由正、阴离子穿过氧化膜的速度决定。在这种情况下，氧化过程可分为多个步骤，其中关键的是确保一定数量的阳离子能够穿过氧化膜到达O/SiO界面，或者氧负离子能够穿过氧化膜到达SiO/MoSi界面。

应用场景

高温氧化腐蚀在石油炼制设备的加热炉管、催化裂化装置的再生器内件等环境中尤为常见。不同类型的钢材，如碳钢、合金钢、渗铝钢、铬钼钢、18-8系列不锈钢等，均表现出不同程度的耐高温氧化腐蚀性能。在实际应用中，可以根据具体情况进行调整，如选择适当的腐蚀率或实施在线监测，以确保设备的安全运行。

参考资料

高温氧化发黑原因分析与防止方法.爱采购.2024-10-28

什么是高温氧化.文库.2024-10-28

高温氧化汇总课件.人人文库.2024-10-28