Doktorska disertacija - Prirodno

4. Rezultati i diskusija
kiseonika unutar kompozita, na granici faza Al-Al 2O 3 se može proceniti na bazi
t e r m o d i n a m i k i h p a r a m ert a k o r i š e n j e m s l e d e e j e d n(Chan a i n e i Haasen, 1996):
Standardna slobodna energija reakcije
d G° = RTlnPO 2 (4.5)
4/3Al + O 2 3 2 / 3 A l 2O 3 (4.6)
na 900°C, data Ellingham-ovim dijagramom (Chan i Haasen, 1996) je -869 KJ/mol, a
-39
o d g o v a r a j u i p a r c i j a l n i sak p rkiseonika: i t i PO2 = 2.02 % 1 0 Pa. Stoga, ovaj nizak parcijalni
p r i t i s a k k i s e o n i k a u t o k u p r o c e s a s i n t e r o v a n j a o b e z b e đ u j e r e d u k c i o n u s r e d i n u i f o r m i
nestehiometrijskih oksidnih faza sa viškom metala, ili sa vakancijama u podrešetci kiseonika.
Pored t o g a , i m a j u i u v i d u n a j v e i a f i n i t e t a l u m i n i j u m a p r e m a k i s e o n i k u o d s v i h p r i s u
e l e m e n a t a u k o m p o z i t u , n e i z b e ž n o j e d a e s e i o v a j m a l i v i š a k k i s e o n i k a u t r o š i t i n a s
subtankih oksidnih slojeva na površini aluminijuma i na alumosilikatnim slojevima. Iako
Al2O3 n a i s t o m a l u m i n i j u pripada m u kompaktnim oksidima sa stehiometrijskim sastavom,
p r i s u t n i a l u m i n i j u m u k o m p o z i t u j e m o d i f i k o v a n t a k o d a j e d o b i j e n p r a k t i n o m i k r o l e g i r
aluminijum sa kalajem. Tako se u sistemu Al-Al 2O 3-kiseonik, vrši presraspodela kalaja, najpe
na granici Al-Al 2O 3 , m o d i f i k u j u i s t e h i o m e t r i j s k i s a s t a v A l
2O 3 u nestehiometrijski oksid, uz
pojavu vakancija i intersticijskih jona aluminijuma, pa tako ta defektna i nestehiometrijska
struktura celog sistema bude modifikovana da se dobiju amorfni i amorfno-kristalni oksidni
s l o j e v i , i m e s e i s p o l j a v a v i s o k a a k t i v n o s t o v o g s i s t e m( a P uu r eknoomvpi , o« 1978). z i t u Dakle,
k a o š t o j e v e r e na e n o niskom , parcijalnom pritisku kiseonika se odigravaju u o b i a j e n e
nestehiometriske reakcije, kada jedna komp o n e n t a ( u o v o m s l u a j u k i s) e napušta o n i k kristal.
O d g o v a r a j u a r e a k c i j a d e f e k t a j e ( sP lu er de en oa v i « , 1 9 9Rahaman 4 ; 2003):
x
OO
1
O2 ( g)
O
2
+ 2e , (4.7)
Odlaženjem kiseonika iz rešetke formira se vakancija (O ) . I m a j u i n a u m u d a j e
o d l a z e i k i s e o n i k n e u t r a l a n m o l e k u l , z n a i d a n a s t a-slobodna j u d v a k elektrona v a z i koja se
l a k o m o g u p o b u d i t i u p r o v o d n u z o n u , š t o o m o g u u j e o d v i j a n j e r e d o k s p r o c e s a u k o m p o z i t u .
Mikrolegirani aluminijum sa kalajem, pokazuje v e l i k u a k t i v n o s t u p o r e đ e n j u s a
t e r m o d i n a m i k i m p o t e n c i j a l oAl m
3+ / A l , k o j i z a i s t a l u m i n i j u m i z n o s i −1.66 V vs. NHE
[ P u r e n o v i « , ( P a t e n t 6 6 9 / 9 2 ) ]. , Aktivacija 1 9 9 2 se manifestuje pomeranjem stacionarnog –
korozionog potencijala u negativnu oblast u odnosu n a i s t a l u m i n i j -0,6 u m ( V vs NHE) uz
p o l a r i z a c i j u b e z p o j a v e p a s i v n o g s t a n j a , a k i p r i v e l i k i m g u s t i n a m a s t r u j e a n
rastvaranja, što se manifestuje kao mali nagib anodnog dela polarizacione krive ( P u r e n o v i « ,
88