Введение к работе
Актуальность темы. Яелезо и хромистые стали с низким и средним содержанием хрома являются одними из наиболее широко применяемых металлов в промышленности. Меіду тем, они не всегда обладают достаточной коррозионной стойкостью. Коррозионную стойкость металла мояно изменить, модифицируя как объем металла (легирование, термообработка и т.д.), так и его поверхность. В частности, защиту металла монет обеспечить формирование защитной оксидной пленки. Одним из методов реконструкции оксидной пленки на металле является термооксидирование. Его применение в отличие от химического и электрохимического методов позволяет избежать-введения в поверхностные слои ненелательных примесей. Кроме того, метод термооксидирования является экологически чистым, что делает его весьма перспективным. Разработка методов формирования поверхности с заданными коррозионными или функциональными свойствами предполагает Фундаментальные исследования по схеме -обработка поверхности металла -структура оксидной пленки -ее свойства. Существенную роль в формировании свойств оксидных пленок играют точечные дефекты кристаллической реиетки оксида. Поэтому, в выиеотмеченной схеме исследования помимо исследования фазового и химического состава оксидной пленки, ее механических свойств, а такие кинетики окисления, важное место занимают исследования процессов образования точечных дефектов, нестехиометрии поверхностных оксидов.
Настоящая диссертация посвящена изучении свойств оксидных пленок," формирующихся при окислении железа и хромистых сталей с содержанием хрома 5-17 как при атмосферном давлении на воздухе в вироком диапазоне температур, так и при пониженных парциальных давлениях кислорода. Это исследование охватывает изучение кинетики окисления железа и сталей, высокотемпературной пассивации, нестехиоыетрии образующихся оксидных пленок, процессов дефекто-образования в них, их фазового и химического анализа.
Работа выполнена в рамках плановой тематики исследований института физической химии РАН под номерои гос.регистрации N01850080434 согласно совместному постановлении ГКНТ СССР и АН UCP И 190 от 19.0Є.87 на 1987-1991 г.г. Она связана с выполне-
ниєм задания в соответствии с координационным планом Отделения технической химии и технологии по проблеме 2.7.1.
Цель и задачи работы -исследование кинетики окисления желе
за и хромистых сталгй в вироком диапазоне температур и давлений
и установление связи с образованней новых фаз в растущих оксид
ных пленках, с изменением нестехиометрии оксидов, выявление об
ластей ихповывенной и пониженной реакционной способности, уста
новление склонности железа и хромистых сталей к высокотемпера
турной пассивации, исследование ее механизма и на основе полу
ченных результатов разработка метода получения оксидной пленки с
заданными реакционными свойствами. I
Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту: 1) Обнаружено явление высокотемпературной пассивации для стали 08Х17Т и предложен ее механизм. 2) Впервые установлен преобладающий тип нестехиометрии поверхностных оксидных пленок на железе и хромистых сталях в широком диапа ане температур и давлений. 3) Определены энергии активации процессов окисления хромистых сталей на воздухе и установлена природа изломов на температурных зависимостях железа и сталей 1X13 и 08Х17Т, 4) Определены критические давления кислорода, при которых на железе и хромистых сталях образуются оксидные пленки защитного типа, 5) На примере реакции разлоаения перекиси водорода показана эффективность применения метода термической пассивации для формирования слоев с заданными технологическими свойствами.
Практическая значимость работы заключается в том, что на основе, полученных экспериментальных данных по кинетике окисления железа и хроиистых сталей,состава оксидных слоев, их несте-хиоиетрии могут быть сформулированы условия термоокисления сталей, обеспечиваюцие заданные свойства поверхностных оксидных пленок. Полученные результаты могут найти применение в электронной, аэрокосмической, медицинской и других областях техники. Полученные данные использованы при разработке нового эффективного способа предотврацения каталитического разложения KEPT на стальной поверхности.
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуядены на 5 Республиканской конференции молодых ученых-химиков (Таллин, І983 г.), 2 и 3 Всесоюзных совещаниях по высокотемпературному взаимодействии твердое тело-газ ( Суздаль.1386 г., Звенигород,1989 г.), Конференции молодых ученых института физической химии АН СССР (Москва.1988 г.). 5 Международном Конгрессе по коррозии (Мадрас,198? г.), 2 и 6 Всесовзных конференциях молодых ученых и специалистов по физической химии (Москва, 1983, 1990 г.г.), 1 Конгрессе ВАКОР "Защита-92" (Москва. 1992 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Объем работы. Диссертация изложена на 166 страницах, вклп-чая 116 страниц основного текста, 42 рисунка и 8 таблиц. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 164 наименований.
