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合金材料表面形成外延氧化层会产生界面应变

合金材料气固反应是许多工艺过程的核心,包括应力腐蚀开裂、氢脆和多相催化。合金材料这些反应通常是通过气体吸附开始,随后一个新相成核和生长。此外,新相的形成在基体和新相之间产生了一个新的异质界面,在随后的反应过程中起着重要作用。例如,在合金材料表面形成外延氧化层会产生界面应变,从而导致氧化层开裂和剥落,而裂纹或应变的晶间路径将影响离子扩散率,从而导致加速的氧化。这些耦合的机械化学效应会显著影响合金的抗氧化或耐腐蚀性能,并导致合金的突然机械失效。

电热合金

尽管人们已经作出了大量努力来解析合金材料宏观腐蚀现象中的机械和化学因素,但人们对合金材料在原子尺度的初始相互作用知之甚少。最近的研究表明,应变诱导的离子传输可以加速合金材料中金属纳米颗粒的氧化,并且原位研究揭示了表面缺陷在合金材料氧化阶段中的关键作用。然而,在气体-金属反应中原子尺度的全过程,包括可能的应变耦合机制,还没有报道。

电热合金

合金材料使用原位原子尺度环境透射电子显微镜观察了350°C下单晶合金材料表面的结构和相演化过程,阐释了从初始表面动力学到体相变化的气-金属反应过程,同时伴随着化学-机械耦合作用。研究表明,不同的氧化剂(O2和H2O蒸气)导致了氧化物生长和动力学的不同原子机制,其中氧化物-合金材料界面起着重要作用。从原子视角分析了水蒸气在氧化过程中,对改变合金材料氧化物结构和界面结构的独特作用。


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