日期:26-05-13 时间:11:33 来源: 进口泡沫铝板
39铝锗合金对泡沫铝发泡剂的润湿性研究
5.1.2 压力对氧化膜的影响
液态铝表面与固态一样会因氧化而形成Al₂O₃氧化物。Al₂O₃结构致密,能防止氧进入它与铝的界面使铝液进一步氧化。Al₂O₃的熔点高达2323K,且化学性能稳定,极难在真空中分解。见下式
2Al₂O₃(s)=4A1(1)+30₃(g) (5.2)
G=3384270-662.88T (5.3)
由于氧在铝中的溶解度极小,可以认为A1与Al₂O₃有相同的活度,从而算出(5.1)式反应平衡氧分压,见表5.1。
表5.1 Al₂O₃分解的平衡氧分压
T/K
Po₂/Pa
773
2.1×10⁶0
788
5.8×10⁵9
803
1.5×10⁵
818
3.2×10-⁵6
由表5.1可见,Al₂O₃分解的氧分压极低,在实验中无法达到。但是,在A1和Al₂O₃间会产生反应
4AI(1)+AL₂O₃(s)=3Al₂O(g) (5.4)
G=1180020-479.55T (5.5)
由此方程算出平衡分压,见表5.2。(5.3)式中所产生气体Al₂O 的分压也相当低,很难在实验中达到。只是由于铝表面初始覆盖着致密的Al₂O₃,所生成的Al₂O不能蒸发,从而阻止了(3)式反应的进行。由此可见,在工程真空条件下,铝表面的Al₂O₃膜一旦破损,Al₂O蒸发后,Al₂O₃膜就可以按式(3)被还原。所以,问题归结为有效去除铝液表面初始的Al₂O₃,如果实现,就可以正确地进行铝液浸润角的测量。
表5.2 Al₂O的平衡分压
T/K
PAl₂O/P₂
773
5.9×10¹⁴
788
1.9×10-¹³
803
5.8×10-¹³
818
1.7×10⁻¹²
本实验中并未发现铝表面的氧化膜,分析认为这主要与锗的性质有关。
常温下,金属锗与空气、氧或水不起作用,甚至773K时锗也基本不氧化,只有当温度高于773K时,锗才开始氧化,并且随温度的升高按下列反应进行:
Ge+1/2O₂=GeO (5.6)
GeO=GeO(g) (5.7)
Ge+O₂=GeO₂ (5.8)
由方程(1)可得:
K=1/PO₂ (5.9)
PO₂ 是氧的分压,K是平衡常数。
△G=—RT1nK (5.10)
△G是反应的自由能,R是气体常数,T是开氏温度。增加氧的分压,有助于生产GeO₂,反之减少氧的分压有利于气态GeO的挥发。由方程(5.9)和(5.10)可求出氧的分压
Po₂=0.0268Pa。
分析认为,GeO易挥发,不断的消耗掉反应室内的氧,使氧的压力减小到不足以氧化铝的表面。因而没有明显的氧化现象。
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