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摘要
为了探究硅元素、加热工艺参数(气氛、温度以及时间)对Fe-2.2%Si钢表面氧化铁皮形成过程的复合作用及影响机理，利用热重分析仪(TGA)研究了Fe-2.2%Si钢在600～1 150℃干燥空气和水蒸气条件下的高温氧化行为，利用试验得到的氧化增重数据计算出了氧化速率常数和氧化激活能，并建立了氧化动力学模型。此外，还明确了在2种气氛下氧化铁皮的生长机制与结瘤机理。试验结果表明，在2种不同氧化气氛下得到的氧化增重曲线均符合抛物线规律。当氧化气氛中含有水蒸气时，试验钢的氧化速率提高，氧化激活能降低，导致了试验钢的氧化增重增加。在2种氧化气氛下，试验钢的氧化产物均由氧化铁皮和氧化铁皮与基体界面处的富硅层组成，但在水蒸气下得到的试验钢的富硅层疏松多孔，且氧化铁皮中出现大量的孔洞以及裂纹。其氧化机制主要是氧化铁皮生长过程的生长应力以及水蒸气的存在导致生成的H2向外扩散，造成氧化铁皮出现大量孔洞和裂纹，为氧化介质的扩散提供了通道，有利于气相物质扩散，进而促进了试验钢的氧化行为。此外，由于在氧化铁皮与基体界面形成的富硅层消耗了基体中的硅元素，导致基体表层出现贫硅区，氧化介质可以通过氧化铁皮内部的孔洞和裂纹与基体直接接触，使得该区域基体的氧化速率迅速提高，氧化铁皮厚度迅速增加，从而逐渐形成结瘤形态。
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