高溫材料與潛變

某合金在高溫空氣中氧化,遵循由緻密氧化膜中的擴散決定速率的拋物線定律 x² = k_p t,100 h後膜厚為2.0 µm。在相同溫度下氧化900 h時的膜厚最接近下列何者?

  1. A約18 µm
  2. B約6.0 µm
  3. C約4.2 µm
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正確答案:B. 約6.0 µm

依拋物線定律,厚度與時間的平方根成正比,因此 x = 2.0 × √(900/100) = 2.0 × 3 = 6.0 µm。膜越厚,離子與電子穿過膜的距離越長,成長變慢,因此成為這個形式(Wagner理論)。約18 µm是以厚度與時間成正比的直線定律計算的值,直線定律見於膜為多孔質或破裂而不具保護性,或由界面反應決定速率的情形。約4.2 µm是以厚度與時間的3次方根成正比的3次方定律計算的值。拋物線速率常數k_p越小的膜,保護性越高,可作為選擇合金時的依據。

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