A4-Abbau durch Oxidation bei hoher Temperatur

Thema

Die Bildung einer Oxidschicht – das in diesem Modell beschriebene Phänomen – findet auf nicht-oxidierten Keramiken statt, die gleichzeitig einer oxidierenden Atmosphäre und einer hohen Temperatur ausgesetzt sind. Die kombinierte Wirkung beider Bedingungen auf die Keramik führt zum Wachstum einer Oxidschicht auf ihrer Oberfläche; keine der Bedingungen allein reicht aus, um dieses Wachstum auszulösen.

Dieses Wachstum der Oxidschicht verläuft nicht mit konstanter Geschwindigkeit, sondern folgt einer Parabelkurve: Mit zunehmender Dicke der Oxidschicht lagert sie sich stärker zwischen die oxidierende Atmosphäre und die nicht-oxidierte Keramik, wodurch sich die Wachstumsrate mit zunehmender Schichtdicke verlangsamt – sie reagiert nicht mehr proportional zur verstrichenen Zeit, sondern behält ihre anfängliche Wachstumsrate bei.

Die Geschwindigkeit dieses parabolischen Wachstums wird durch die parabolische Oxidationskonstante bestimmt, die wiederum gemäß einer Arrhenius-Gleichung von der Temperatur abhängt. Schon ein geringfügiger Temperaturanstieg führt zu einem überproportionalen Anstieg dieser Konstante und damit auch zu einer Erhöhung der Wachstumsrate der Oxidschicht.

Deshalb hängt die Bildung einer Oxidschicht auf einer Nichtoxidkeramik, die den Ausgangspunkt dieses Modells darstellt, von der gesamten Kette ab: der oxidierenden Atmosphäre und der hohen Temperatur, die sie auslösen, dem parabolischen Gesetz, das dieses Wachstum mit zunehmender Schichtdicke verlangsamt, und der parabolischen Oxidationskonstante, die laut Arrhenius temperaturempfindlich ist und bestimmt, wie schnell der gesamte Prozess abläuft.

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