铁基合金因其具有廉价易得的特性而成为一种实用的高温合金。本文以考察Fe-Al和Fe-Cr-Al模型合金的高温氧化行为为基础，结合牛焱、Gesmundo等对Wagner理论的最新发展分析了Fe-Al二元合金在900-1000℃纯氧中氧化时形成保护性氧化铝膜的临界铝浓度，并分析了铬的第三组元作用，提出了一种新解释。经过理论计算，Fe-Al二元合金在900℃形成保护性氧化铝膜所需的最低铝浓度约为0.27％(原子分数，下同)。由于Fe-Al二元合金在912至1394℃温度范围内可能存在γ相到α相的转变，这种相结构的复杂性必然导致合金在氧化过程中可能处于不同的条件，形成保护性氧化膜所需的临界铝浓度自然不同。当合金完全处于α相时，形成保护性氧化铝膜所需的最低铝浓度约为0.46％。当合金完全处于γ相时，最低铝浓度则约为4.5％。如果合金呈现γ相包裹着α相的状态，则上述铝浓度约为2.1％。实验结果显示，铝浓度为10％的二元合金在900和1000℃氧化时都不能形成保护性氧化铝膜，而是形成铝和铁的混合氧化物膜。因此，临界铝浓度的计算值大大低于合金所需的实际铝浓度，作者认为这是由于氧化开始时形成的氧化铝与氧化铁反应生成铁铝尖晶石的缘故。 Fe-10％Al合金添加了5％和10％的铬后，在900和1000℃稳态氧化时都形成保护性氧化膜。Fe-10％Al本身并不发生内氧化，而是形成铝和铁的混合氧化物膜，作者对这种从二元合金形成铁铝混合外氧化物膜到三元合金形成选择性氧化铝膜的转变提出了新解释，并利用氧化图对铬的这种第三组元作用进行了定性说明。铬通过取代合金中的不活泼组元铁，引起氧化膜与合金界面处的氧压降低，导致铁的氧化物在热力学上不稳定，从而使三元合金的成分在稳态氧化时处于Al2O3+Cr2O3固溶体稳定的区域。同时，由于Al2O3的热力学稳定性远大于Cr2O3的稳定性，上述固溶体在与合金处于热力学平衡时，氧化膜内实际的铬含量是很低的，因此表现为几乎是纯的Al2O3膜。 Fe-5％Cr-10％Al合金在氧化过程中形成了富铁瘤状氧化物，而其底部则被富铝氧化膜愈合，由于这些瘤状物的分布并不均匀，本文研究了表面粗糙度对不同合金形成富铁瘤状物的影响。提高合金表面粗糙度可以促进合金表面附近区域内金属离子的扩散，因为不同离子原来的扩散性不同，表面粗糙度促进它们扩散的程度也不同。以此为基础，并利用Fe-Cr-Al合金与铬钢形成保护性氧化膜受表面粗糙度影响的差异性，本文对表面粗糙度的作用进行了分析。 研究了合金在1000℃的初期氧化行为，实验发现，Fe-10％Al，Fe-5％Cr-10％Al和Fe-10％Cr-10％Al合金在初期氧化后形成的氧化膜从表面形貌到组成成分都有区别。Fe-10％Al的表面膜的主要成分是铁氧化物，而两个三元合金的表面膜的主要成分是氧化铝，并且Fe-10％Cr-10％Al的表面膜的铝和铬含量比Fe-5％Cr-10％Al的更高。铬的存在不是阻止铝发生内氧化，而是使得氧化膜内铁的含量降低，从而促进选择性氧化铝膜的形成。