Растворы водорода в титане и гидриды титана

Водород растворяется в титане, а также взаимодействует с ним, образуя гидрид титана. При комнатной температуре водород медленно поглощается титаном [37] и имеет низкий коэффициент диффузии Вал = 2 см с (в а-титане). [c.112]

Таким образом, при окислении титана водяным паром водород, по-видимому, диффундирует в титан с образованием твердого раствора, из которого при охлаждении образца выделяется гидрид титана. Реакцию взаимодействия титана с водяным паром можно изобразить схе- [c.48]

Представление о поглощении водорода титаном в зависимости от температуры и давления дает диаграмма Р — Т—Х (рис. 68). На изотермах до 600° отчетливо видны горизонтальные площадки, соответствующие двухфазной области при более высокой температуре они пропадают, что указывает на непрерывный переход от твердого раствора к гидриду. Равновесная концентрация водорода в титане при [c.234]

РАСТВОРЫ ВОДОРОДА В ТИТАНЕ И ГИДРИДЫ ТИТАНА [c.112]

Титан, цирконий и гафний при взаимодействии с водородом вначале дают твердые растворы внедрения (до 33 ат. % Н). При последующем повышении температуры количество поглощенного водорода возрастает, и возникает новая кристаллическая структура с более или менее упорядоченным расположением атомов водорода. При максимальном содержании водорода состав гидридов отвечает формуле ЭН2 со структурой флюорита. В обычных же условиях узлы кристаллической решетки, соответствующие атомам водорода, замещаются не все, и поэтому состав гидридов колеблется от ЭН до ЭН2. Гидриды Т1, 1т и НГ — хрупкие порошки серого и черного цвета. Как и гидриды элементов подгруппы ванадия, они являются промежуточными между твердыми растворами и солеподобными (ионными) гидридами типа СаНг. [c.467]

Обстоятельно изучены также гидриды элементов подгруппы титана (рис. 38). Водород в а-титане и а-цирконии растворяется незначительно, но в -модификации растворимость больше. Далее следует гидридная у-фаза со значительной областью однородности. Гидрирование металлов подгруппы титана сопровождается значительным увеличением объема. [c.56]

Пайка титана и его сплавов. В тех случаях, когда сварка деталей невозможна или нецелесообразна, можно применять пайку титана тугоплавкими или легкоплавкими припоями. Титан и его сплавы можно паять со сталями и цветными металлами, однако (пайка его. имеет свои особенности, обусловленные физико-химическими свойствами этого металла. Трудности процесса пайки заключаются в том, что вследствие большого сродства титана к газам на его поверхности образуются устойчивые соединения. При нагреве титан склонен поглощать ке только кислород, но также азот и водород с азотом воздуха этот металл образует нитриды, а с водородом — твердый раствор (внедрения) или гидрид, которые делают металл более хрупким. Таким образом, ни водород, ни азот не могут применяться в качестве защитной газовой атмосферы при пайке титана и его сплавов. [c.100]

Вследствие большого сродства титана с водородом на его поверхности образуются пленки из гидридов титана ИНг. Гидридные соединения были обнаружены в окисной пленке на титане также в растворах серной и соляной кислот. [c.72]

Поглощение титаном больших количеств водорода, экзотермич-ность процесса и изменение кристаллической решетки при определенном содержании Нз позволяют считать, что при взаимодействии титана с водородом может происходить и образование гидридов титана, одновременно с процессами образования растворов. [c.250]

Электрохимическое наводороживание металлов может сопровождаться образованием гидридов, как например при взаимодействии водорода с натрием, литием, кальцием, титаном и некоторыми другими металлами, или при образовании твердых растворов, например, с платиной. [c.250]

Растворимость атомарного водорода в электродном металле вместе с процессом диффузии играют большую роль в том, что перенапряжение водорода устанавливается медленно, возможно в течение минут и даже часов. Водород растворяется прежде всего в платиновых металлах, металлах группы железа (железо, кобальт,, никель), в ничтожных количествах в серебре, меди, хроме, молибдене и совсем не растворяется в ртути. Особенно интенсивно поглощают атомарный водород металлы, образующие гидриды. К ним относятся лантан, церий, титан, цирконий, торий, ванадий, ниобий и тантал. [c.645]

Железо, никель, кобальт, медь, платиновые металлы, молибден, алюминий, серебро в твердом состоянии растворяют небольшое количество водорода, в расплавленном больше. Титан, цирконий, лантан, ниобий, тантал, торий, редкоземельные металлы образуют гидриды определенного состава. Это хрупкие кристаллические вещества. [c.113]

Титан относится к термодинамически неустойчивым металлам. Стандартный электродный потенциал ионизации металлического титана равен —1,63 В, если при растворении образуются ионы Т1 + [24]. Следовательно, титан должен был бы активно растворяться в воде с выделением водорода. Однако титан обладает исключительно высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах, включая кислоты. Этот феномен объясняется сильнейшей пассивируемостью титана. В табл. И приведены величины нормальных потенциалов различных реакций титана, гидридов титана и его окислов. [c.18]

При наводороживании титана в растворах электролитов только после образования гидрида титана на поверхности начнется диффузия водорода в глубь металла. Экспериментально установлено, что предельное значение коэффициента диффузии водорода составляет >24 °с == 7,0-см с. Энергия активации диффузии водорода в титане в интервале температур 24—66 °С равна 29 1,7 кДж/моль [214]. [c.78]

Титап хорошо поглощает водород. 1 моль титана способен сорбировать до 2 молей водорода, причем наиболее интенсивно процесс этот протекает выше 400—500 °С. При малом содержании сорбированного водорода внешний вид поверхности металла почти не меняется. Поглощение водорода металлом и образование твердого раствора — экзотермический процесс. Водород образует с титаном два гидрида TIH (у-фаза) с г. ц. к. решеткой (а=0,446 пм) при 62,4 % (ат.) Н и TiHz-i при большем содержании водорода Т Нг-х-фаза переменного состава, которая по мере увеличения количества водорода претерпевает тетрагональное искажение. [c.247]

Проведение механических испытаний наводороженных образцов металла при различной скорости деформации и в большом температурном интервале позволило обнаружить два-вида водородной хрупкости металлов. Хрупкость первого рода обусловлена молекулярным водородом, находящимся в несплошно-стях металла под высоким давлением. С увеличением скорости деформации и понижением температуры хрупкость или остается неизменной или увеличивается. Этот вид водородной хрупкости мол<ет возникнуть при определенных условиях во все металлах, в частности он проявляется в сталях при достаточно высо-ком содержании водорода. В некоторых металлах, экзотермически абсорбирующих водород (титан, цирконий), хрупкость первого рода обусловлена пластинчатыми выделениями гидридов, играющих роль внутренних надрезов в металле и облегчающих зарождение и распространение трещин [11]. Возникновение внутренних коллекторов, заполненных молекулярным водородом, может происходить как в процессе охлаждения расплава и его кристаллизации, так и при катодной поляризации твердой стали при комнатной температуре в растворах электролитов. Попав в стальной катод, атомы-протоны диффундируют через кристаллическую решетку металла и могут выходить из нее на поверхность раздела фаз, неметаллических включений, микро-нустот и других коллекторов. При выходе из решетки металла в коллекторы протоны приобретают электроны и рекомбинируют в молекулы водорода. Давление молекулярного водорода в возникающих таким путем ловушках может достигать нескольких тысяч или десятков тысяч атмосфер, что зависит от интенсивности наводороживания, прочностных характеристик металла и диаметра ловушки. [c.103]

Цирконий (гафний) — водород. Цирконий, как и титан, поглощает значительные количества водорода, сохраняя металлический вид. Поглощение водорода сопровождается образованием твердых растворов внедрения и промежуточных фаз. Количество поглощаемого водорода зависит от температуры, давления, наличия в металле примесей и от других факторов (см. рис. 25, стр. 204). Максимальное количество водорода, которое может быть поглощено цирконием, соответствует гидриду состава 2гН1,э5(2гН2). Поглощение водорода цирконием имеет место даже при комнатной температуре, однако скорость процесса ничтожна. Максимального значения она достигает в интервале температур 300—400°. [c.222]

Наивысшей абсорбцией водорода обладают элементы ПШ группы — лантаноиды и актиноиды. Гидридам элементов IVb группы уже не отвечает предельное содержание водорода, казалось бы соответствующее этой группе — МеН4. Даже при повышенных давлениях достигается лишь состав МеНг. Й по свойствам своим эти гидриды, по сравнению с гидридами лантаноидов, значительно более приближаются к металлическим сплавам, что следует хотя бы из возможности построения диаграмм состояния таких систем, как титан — водород и цирконий водород, на основе применения методов термического анализа и изучения микроструктуры. При дальнейшем движении в сторону возрастания номера вертикальных групп периодической системы абсорбция водорода все уменьшается, и для гидридов элементов семейства железа и подгрупп меди и цинка мы переходим в область эндотермической абсорбции водорода, т. е. растворов водорода в металлах, подчиняющихся закону Сивертса, если не считать палладия, значительное поглощение водорода которым уже близко к стехиометрическому и сопровождается выделением тепла. [c.161]

Кислород находится в металлах преимущественно в форме растворов и химических соединений, азот — в форме растворов, химических соединений и поверхностных соединений, водород — в форме растворов и поверхностных соединений. Лишь в редких случаях возможен переход от растворов водорода к фазово-определенным соединениям (гидридам) переходных металлов (например, в титане). Сложные газы содержатся в металлах либо в виде механических включений, либо в форме адсорбционных соединений в широком их понимании. Это же относится к инертнЫхМ газам. Физико-химическое состояние атомов в поверхностных соединениях близко к состоянию их в химических соединениях. Своеобразное состояние водорода в большинстве переходных металлов объясняется сочетанием двух форм его существования гидридной — в поверхностном соединешш и протонной — в растворе [9]. Возможно, что в этом находит себе объяснение существование систем Ме— О—Н (например, Т1 — О — Н, гг — О — Н). [c.6]

Некоторые металлы (N1, Р<1, Р1) хорошо растворяют водород, а щелочные, щелочно-земельные металлы, титан, цирконий, уран взаимодействуют с ним с образованием гидридов (КН, СаН2, ОНз, ТШ2 и др.). [c.191]

Как известно, водород, внедряищиКея в титан при травлении, находится в тонком поверхностном слое титана в виде его гидрида [I]. ТТри термическом нанесении на титан активного покрытия из смеси оксилов металлов (например, при изготовлении ОРГА - смеси оксидов титана и рутения) электроды с нанесенным на титановую основу слоем раствора или пульпы соле металлов подвергают сушке и термообработке при различных температурах. В литературе нет сведений о том, остается ли при этом водород на поверхности титана. [c.46]

Водород хорошо растьорястся в 1итаис этот процесс является обратимым. Растворы могут существовать лишь в равновесия с газообразным водородом, давление которого является функцией содержания водорода в твердом растворе и температуры. Выделены определенные гидриды титана, наиболее устойчивому из которых соответствует формула Т1И2, хотя сго препараты всегда содержат примесь Т1Н. Гидрид титана—это твердое металлоподобное вещество, отличающееся от элементарного титана хрупкостью. Гидриды с элементарным титаном образу от непрерывный ряд твердых растворов. В связи с этим и возникает представление о 1 идридах титана переменного состава. Присутствие гидридов титана в сплавах повышает их хрупкость. [c.270]

Перспективным способом защиты стальных насосно-компрессорных труб от водородного охрупчивания в условиях сероводородсодержащих нефте- и газопромысловых сред могут стать гальванические титановые покрытия. Как показали исследования [19], после закалки стали Д с 880 °С и отпуска при 400—500 °С образцы с тг[тановым покрытием толщиной 50 мкм, полученным нз расплавленного хлористого электролита, при катодном наводороживании ( к = 100 А/м ) в растворе 0,05н. H2S04+0,01 кг/м= ЗеОг и температуре 25°С не давали трещины при напряжении в условиях изгиба 0,955(Тт за 10 ч, в то время как нетитанированные образцы разрущались за 5—10 мин. Защитные свойства титанового покрытия против водородного охрупчивания авторы объясняют низким коэффициентом диффузии водорода в титане в условиях образования его гидрида, а также обеднением углеродом и повышением пластичности слоя стали, прилегающего к титановому покрытию. [c.137]

Гидриды, нитриды, карбиды. С водородом и элементами VA-, IVA- и ИIА-групп периодической системы титан, цирконий и гафний образуют соединенйя интерметаллидного характера гидриды, нитриды, фосфиды, карбиды, силиды, бориды и т. д. и ограниченные твердые растворы. Эти соединения довольно многочисленны, но, несмотря на простоту, мало изучены. Многие из них представляют практический интерес. [c.84]

Титан может растворить в своей металлической решетке водород до достижения состава TiHo,5. Наряду с этим обраэуется и гидрид со значительной областью гомогенности TiH — TiH2. Если работа производится не с очень чистыми титаном и водородом или не совсем точно соблюдаются условия синтеза, то достигнуть верхнего предела не удается. [c.1425]

Особенно интересны результаты изучения гидридных фаз с широким интервалом однородности, например, в системах титан — водород, редкоземельный металл — водород. В пределах гидридной фазы, например, систем редкоземельный металл — водород по мере увеличения содержания водорода методами построения изотерм свойств с несомненностью доказывается непрерывный переход от соединения МеНг к МеНз, связанный с коренным изменением физических и химических свойств. Существование определенных соединений подтверждается и возможностью синтеза гидрида МеНг и производных МеНз обменными реакциями из растворов, и изучением изменения характера кристаллической решетки с возрастанием водорода в гидридной фазе. [c.190]

Пластичный технический титан в диапазоне давлений 1— 60л1л1 рт. ст. реагирует с водородом по линейному закону, иногда с са-моускорением [Л. 174]. Возникновение гидрида на поверхности не наблюдается, и атомы водорода диффундируют непосредственно в решетку металла с образованием твердого раствора. При 250° С абсорбция идет весьма медленно, а при 300° С — быст ю. В отличие от низких дав.чений скорость реакции пропорциональна V р и определяется активированной диффузией с диссоциацией водорода на атомы. Экспериментальные значения Во и Е , в выражении для коэффициента диффузии [c.147]

Таким образом, как и гидрид титана, твердый раствор кислорода в титане представляет собой типичную фазу внедрения, только атомы кислорода, которые значительно крупнее атомов водорода, занимают ие тетраэдрические, а большие по размерам октаэдрические пустоты в решетке титана. Состав фазы внедрения для водорода достигает (или почти достигает) формулы Т1Н2, т. е. предельной формулы при заполнении тетраэдрических пустот. Состав [c.57]

Металлический титан активно поглощает водород — до 33 атомн. %, образуя твердый раствор. В пределах 47,4—62,4 атомн. % 0 бравуется гидрид — фаза внедрения переменного состава. Этой фазе, имеющей гранецентрированную кубическую решетку, приписываются пределы изменения концентрации водорода в титане, соответствующие формулам Т1Н — Т1Н2 [214]. [c.249]

Еще одной областью применения титана является получение деталей высокой поверхностной прочности путем их омеднения с последующим насыщением титаном — титанизации . Эта операция сводится к нанесению на поверхность суспензии порошкообразного титана или гидрида титана со спиртом и нагреванию детали в вакууме или сухом водороде до 950°. При этом на поверхности детали получается тонкий слой, обладающий высокой твердостью и имеющий эвтектическую структуру- СизТ1- -а-твер-дый раствор титана в меди. [c.256]

Титан и его сплавы имеют высокую прочность, хорошие технологические свойства и повышенную коррозионную стойкость. Темпы роста производства титана выше, чем других конструкционных металлов. Титан используют в химической, гидрометаллургической, пищевой про-мыленности, цветной металлургии и других отраслях [105 с. 25. 132—134]. Применение титана может быть экономически оправдано при использовании в природных коррозионных средах, особенно в морской воде (в подводных лодках глубокого погружения, опреснительных установках и т. д.). Коррозионная стойкость титана и его сплавов достаточно полно освещена в рабогах [39, 135—137]. Катоднолегированные сплавы на основе титана рассмотрены в гл. IV. Здесь кратко суммируются данные, связанные с природой коррозионной стойкости титана особенностями электрохимического и коррозионного поведения титана и его сплавов. Окислы на титане возникают при окислении на воздухе, анодном окислении, а также при самопассивации его не только в сильноокислительных, но и в нейтральных и слабокислых растворах. Пассивация титана в электролитах происходит только в присутствии воды, что указывает на участие в образовании защитных окисных слоев кислорода воды, а не молекулярного кислорода, растворенного в электролитах [39]. Особенностью титана является также его большое сродство к водороду. Гидрид на поверхности титана был обнаружен после коррозии его в растворах серной и соляной кислот, а также при растворении титана в плавиковой кислоте. [c.224]

Титан нестоек в кипящих растворах >55% СаС1, в концентрированных горячих щелочах, в расплавленных солях, например Na l, Li l и фторидах. Титан также нестоек на воздухе, в азоте и водороде при высоких температурах. Окисление на воздухе происходит при >450° С с образованием окислов и нитридов титана. Гидрид. титана быстро образуется при температурах выше 250° С. Адсорбция О , Nj и Hj при повышенных температурах ведет к хрупкости титана. [c.13]

Титан относится к числу металлов-геттеров, интенсивно поглощающих азот и кислород и образующих с ними в твердом состоянии щирокие области твердых растворов. В связи с большой растворимостью кислорода и азота и -стабилизирующим действием этих элементов в титане на его поверхности при нагреве на воздухе образуется малопластичный слой а-твердого раствора (аль-фированный слой). Водород мало растворим в а-титане, но образует с а-сгтавами гидрид титана ТЦОН), способствующий их охрупчиванию. В а-1-(3-титановых сплавах водород растворим в большей степени и устраняет их эвтектоидный распад. Поэтому восстановительные газовые среды, содержащие азот и водород, применяемые при пайке сплавов на иных основах, не пригодны для пайки титана и его сплавов. [c.344]