SIARKOWANIE MATERIAŁÓW METALICZNYCH

Transkrypt

1 SIARKOWANIE MATERIAŁÓW METALICZNYCH

2 Z. Grzesik and K. Przybylski, Sulfidation of metallic materials w Developments in high temperature corrosion and protection of materials, Eds. Wei Gao and Zhengwei Li, Woodhead Publishing Limited, Cambridge England, 2008, str R. Cottis, M. Graham, R. Lindsay, S. Lyon, J. Richardson, J. Scantlebury, F. Stott, Basic Concepts, High Temperature Corrosion, tom I w Shreir s Corrosion, Elsevier, Amsterdam, 20.

3 Własności wybranych siarczków i tlenków metali

4 NiS 83 NiO 2230 TiS 2373 TiO 2023 Własności wybranych siarczków i tlenków metali TiS? TiO Sulfide Melting point Oxide [K] Melting point [K] La2S3 Sulfide Ce2S Melting point 2373 [K] ? La2O3 Oxide Ce2O3 ThO2 Al2O3 UO2 CoO Y 2O 3 Co3O4 InO Cr2O3 In2O3 Cu2O 2490 Melting point 1965 [K] Al2S Al2O CoS 1389 CoO 2068 Co3S4? Co3O Cr2S Cr2O Cu2S 1373 Cu2O 1508 ThS2 Al2S3 US2 CoS Y 2S 3 Co3S4 InS Cr2S3 In2S3 Cu2S CuS 376 CuO 1599 CuS 376 CuO 1599 FeS 1472 FeO 1642 FeS 1472 FeO 1642 MnS 1598 MnO 2058 MnS 1598 MnO 2058 MoS MoO MoS MoO NiS 83 NiO 2230 NiS 83 NiO 2230 TiS 2373 TiO 2023 TiS 2373 TiO 2023 TiS2? TiO TiS2? TiO La2S La2O La2S La2O Ce2S Ce2O Ce2S Ce2O ThS ThO ThS ThO2 3593

5 Własności wybranych siarczków i tlenków metali Metal Sulfides Oxides Co Co4S3 CoO Co9S8 Co3O4 CoS Co3S4 CoS2 Cr CrS Cr2O3 Cr7S8 Cr5S6 Cr3S4 Cr2S3 Ni Ni3S2 Ni7S6 NiS Ni3S4 NiS2 NiO

6 Maksymalne odstępstwo od stechiometrii w wybranych siarczkach i tlenkach metali Sulfide y Oxide y Co1-yS 0.16 Co1-yO Cr2+yS Cr2-yO Cu2-yS 0.17 Cu2-yO Fe1-yS 0.24 Fe1-yO 0.12 Mn1-yS Mn1-yO Ni1-yS 0.17 Ni1-yO

7 Odstępstwo od stechiometrii w wybranych siarczkach i tlenkach metali T /K Pa -9 Pa 73 Pa 873 Fe1-yS Cu2-yS Co1-yS Fe1-yO -2 Cr2+yS3 Ni1-yS Mn1-yO 0.1 Pa 0.01 Pa y Cu2-yO Co1-yO -3 Sulfides Oxides Ni1-yO Mn1-yS -4 MoS2+y T /K

8 Dyfuzja chemiczna w wybranych siarczkach i tlenkach metali T /K MnS 873 NiS Cr2S3 FeO -5 FeS Fe3O4-6 Ni3S2 Nb2O5 ~ D / cm s MoS2 Sulfides Oxides -8 6 NiO CoO MnO T. /K CoS 12

9 Dyfuzja chemiczna w wybranych siarczkach i tlenkach metali T /K MnS NiS FeS CoO FeO Cr2S3 Fe3O Nb2O5 NiO MoS2 MnO Ni3S2 FeS CoS ~ D / cm s NbS2-9 Oxides Sulfides T /K

10 Temperaturowa zależność współczynnika dyfuzji własnej dla szeregu siarczków i tlenków metali 1873 Fe1-yO / cm s 673 Cr2+yS3-6 DMe 1473 T /K 73 Mn1-yO Cu2-yO Co1-yO Ni1-yO Co1-yS Ni1-yS Fe1-yS Mn1-yS Nb1+yS2 MoS2+y Oxides Sulfides -14 Cr2+yO T. / K 15

11 Porównanie szybkości siarkowania i utleniania metali T /K Fe 67 kpa Ni 0 kpa Cr 1 kpa Fe Co kpa / g cm s kp kpa Co 1 kpa -8 Nb1 kpa Cr 0 kpa Ni kpa Mo0.1 kpa 8 Oxidation Sulfidation -1 4 T /K 14

12 Wpływ Cr na szybkość siarkowania i utleniania szeregu metali T = 73 K ps2 = 0 kpa -5 2 kp, g cm s Co-Cr Fe-Cr Ni-Cr Cr content, % at. 0

13 Wpływ Cr na szybkość siarkowania i utleniania szeregu metali range III range II range I -3 2 kp, g cm s single phase scale (Me1-yS heterogenous double layer scale single phase scale (Cr2+yS 3 doped with Me) doped with Cr) -5 Me (Co, Ni, Fe) Cr, at. % 80 0 Cr

14 POWSTAWANIE TRÓJWARSTWOWEJ ZGORZELINY SIARCZKOWEJ W/G MECHANIZMU DYSOCJACYJNEGO

15 Fe-Cr T = 1173K Sulfidation 2 kp, g cm s -4-1 Wpływ chromu na szybkość siarkowania i utleniania żelaza Oxidation at. % Cr 80 0

16 Wpływ glinu na szybkość siarkowania żelaza

17 Wpływ glinu i chromu na szybkość siarkowania żelaza

18 Porównanie szybkości siarkowania i utleniania szeregu stopów

19 Wpływ Mo i Nb na szybkość siarkowania niklu

20 Wpływ Al i Mo na szybkość siarkowania niklu

21 Porównanie szybkości siarkowania szeregu stopów Ni z Mo i Al

22 Wpływ Al i Mo na szybkość siarkowania żelaza

23 Porównanie szybkości siarkowania szeregu stopów Fe z Mo i Al

24 Szybkości siarkowania szeregu stopów Ni i Fe z Mo oraz Al

25 Szybkości siarkowania stopów metali wysokotopliwych z glinem

26 Szybkości siarkowania stopów molibdenu z glinem

27 Szybkości siarkowania stopów molibdenu z glinem

28 Temperaturowa zależność szybkości siarkowania stopów Mo-Cr na tle analogicznej zależności uzyskanej dla Mo T /K Siarkowanie ps = 3 Pa 2 kp / g2cm-4s Mo Mo-25%Cr Mo-35%Cr Mo-53%Cr 8 9 T-1. 4 / K-1

29 Ciśnieniowa zależność parabolicznej stałej szybkości siarkowania Mo w czystych i zawierających Li2S parach siarki

30 Temperaturowa zależność parabolicznej stałej szybkości siarkowania stopu Mn-5%Cr

31 Ciśnieniowa zależność parabolicznej stałej szybkości siarkowania stopu Mn-5%Cr

32 Zależność kp od ciśnienia dla czystego Mn i domieszkowanego Li

33 Zależność kp od temperatury dla czystego i domieszkowanego litem manganu

34 Zależność kp od temperatury dla czystego i domieszkowanego litem manganu

35 KONIEC