Соотношение Пиллинга – Бедворта

Отношение Пиллинга – Бедворта (отношение P – B ) в коррозии металлов представляет собой отношение объема элементарной ячейки оксида металла к объему элементарной ячейки соответствующего металла (из которого создается оксид).

На основании отношения P – B можно судить о том, будет ли металл пассивироваться в сухом воздухе за счет создания защитного оксидного слоя.

• 1 Определение
• 2 История
• 3 Приложение
• 4 Значения
• 5 Ссылки

Соотношение P – B определяется как:

$RPB\; =\; V\; оксид\; V\; металл\; =\; M\; оксид\; \cdot \; \rho \; металл\; \cdot \; M\; металл\; \cdot \; \rho \; оксид\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mathrm\; \{R\_\; \{PB\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{V\_\; \{оксид\}\}\; \{V\_\; \{металл\}\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{M\_\; \{оксид\}\; \backslash \; cdot\; \backslash \; rho\; \_\; \{металл\}\}\; \{n\; \backslash \; cdot\; M\_\; \{металл\}\; \backslash \; cdot\; \backslash \; rho\; \_\; \{оксид\}\}\}\}\}$

где:

• $RPB\; \{\backslash \; displaystyle\; R\_\; \{PB\}\; \}$- Соотношение Пиллинга – Бедворта
• $M\; \{\backslash \; displaystyle\; M\}$– атомная или молекулярная масса
• $n\; \{\backslash \; displaystyle\; n\}$- число атомов металла на молекулу оксида
• $\rho \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; rho\}$- плотность
• $V\; \{\backslash \; displaystyle\; V\}$– молярный объем

NB Пиллинг и Р. В 1923 году Бедворт предположил, что металлы можно разделить на две категории: те, которые образуют защитные оксиды, и те, которые не могут. Они приписали защитную способность оксида объему, который занимает оксид, по сравнению с объемом металла, используемого для получения этого оксида в процессе коррозии в сухом воздухе. Оксидный слой будет незащищенным, если соотношение меньше единицы, потому что пленка, которая образуется на поверхности металла, пористая и / или имеет трещины. И наоборот, металлы с соотношением выше 1 имеют тенденцию быть защитными, поскольку они образуют эффективный барьер, который предотвращает дальнейшее окисление металла газом.

На основании измерений можно показать следующую связь:

• RPB< 1: the oxide coating layer is too thin, likely broken and provides no protective effect (for example магний )
• RPB>2: оксидное покрытие отслаивается и не дает защитного эффекта (пример железо )
• 1 < RPB< 2: the oxide coating is passivating and provides a protecting effect against further surface oxidation (examples алюминий, титан, хром -содержащие стали ).

Однако исключения из приведенных выше правил отношения PB многочисленны. Многие исключения можно отнести к механизму рост оксида: в основе отношения PB лежит предположение, что кислород должен диффундировать через оксидный слой к поверхности металла; в действительности, часто это ион металла, который диффундирует к границе раздела воздух-оксид.

Коэффициент PB важен при моделировании окисления трубок оболочек ядерного топлива, которые обычно изготавливаются из циркония. oys, поскольку он определяет, какая часть покрытия израсходована и ослаблена из-за окисления. Соотношение P-B в циркониевых сплавах может варьироваться в пределах 1,48-1,56, что означает, что оксид более объемный, чем израсходованный металл.