高溫材料與潛變

以 PBR = (M_ox ρ_M)/(n M_M ρ_ox) 求金屬氧化膜的Pilling-Bedworth比(PBR,氧化物體積與形成它所用的金屬體積之比)(M為莫耳質量,ρ為密度,n為氧化物化學式1個中所含的金屬原子數)。對於鎂(24.31 g/mol、1.74 g/cm³)與 MgO(40.30 g/mol、3.58 g/cm³、n = 1),PBR與膜的性質的組合何者正確?

  1. A約1.24,膜承受適度的壓縮應力,成為覆蓋金屬的保護膜
  2. B約0.81,因小於1,膜緻密地收縮而能良好保護金屬
  3. C約0.81,膜無法完全覆蓋金屬表面而容易破裂,不易具有保護性
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正確答案:C. 約0.81,膜無法完全覆蓋金屬表面而容易破裂,不易具有保護性

PBR = (40.30 × 1.74)/(1 × 24.31 × 3.58) = 70.1/87.0 ≈ 0.81。PBR小於1時,氧化物的體積比消耗的金屬體積小,膜承受拉伸應力而破裂或產生間隙,氧容易到達金屬。在1〜2左右時,膜容易毫無間隙地覆蓋金屬,如形成Al₂O₃(PBR ≈ 1.29)的鋁般容易具有保護性;遠大於2時,壓縮應力過大,膜容易剝落。約1.24是把分子與分母顛倒的值。PBR終究只是參考,保護性也受膜中擴散的快慢與密著性影響。

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