Сплавы, теория окисления

Приведенные выше положения теории окисления сплавов не применимы в следующих случаях [c.88]

Теория окисления железо-хромо-алюминиевых сплавов разработана И. И. Корниловым [1]. Содержанием теории окисления являются следующие процессы. Тройной твердый раствор аз хрома и алюминия в железе взаимодействует с кислородом воздуха при нагреве при этом на поверхности металла образуется тонкая прочная окисная пленка с желто-зеленоватым оттенком, она состоит из окислов железа, хрома и алюминия. При температурах выше 700° алюминий, входящий в состав сплава, начинает взаимодействовать с окислами железа и хрома в результате этих реакций, протекающих в твердом состоянии, на поверхности металла образуются шпинели слож- [c.318]

По существу, здесь мы имеем дело с диффузионной системой, которая расширяется во времени по определенному закону. Теория окисления металлов и сплавов разработана достаточно полно. [c.185]

Современная теория окисления рассматривает в основном механизмы, определяющие перенос вещества через однородные и когерентные поверхностные слои. Однако при этом нельзя недооценивать важность природы поверхностей раздела, сцепления и образования пустот. Все такие вопросы должны быть в конечном итоге включены в общую картину окисления металлов и сплавов. [c.104]

Количественная теория окисления бинарных сплавов и распределение легирующего элемента по толщине пленки окалины рассмотрены также А. А. Смирновым и А. Н. Орловым [223], [224]. [c.477]

Поведение сплавов при образовании на них отдельных слоев соединений двух металлов (окислов Ме и М1) или слоя смеси этих соединений может быть описано для диффузионного механизма процесса окалинообразования на железной основе теорией В. И. Тихомирова Эта теория относится к области окисления 3 [c.97]

Сплошность оксидных пленок на паяемом металле существенно зависит от химического состава и структуры паяемого сплава. Поэтому окисление сплавов — более сложный процесс и полностью не отражается теорией окисления, разработанной для чистых металлов. [c.185]

Рассмотренные ранее закономерности роста пленок излагались без углубленного изучения механизма процесса окисления и, в частности, при формальном допущении диффузии реагирующих молекул или атомов (например, кислорода) через пленку к поверхности металла. Нетрудно видеть, что полученные выводы остаются действительными, если исходить и из обратного предположения о диффузии атомов металла сквозь пленку наружу и окислении их кислородом на внешней поверхности пленки. В этой главе мы разберем связанные с механизмом окисления металлов представления о направлении и механизме диффузии в пленках, структуре и свойствах окисных слоев, а также вытекающие из этих представлений следствия, как, например, теорию окисления металлов и жаростойкого легирования металлических сплавов. [c.58]

Зта теория относится к областям Концентраций 1 и 2. Скорость окисления основного металла при добавлении легирующего компонента изменяется, если при легировании изменяется концентрация дефектов образующегося окисла, что наблюдается при неодинаковой валентности ионов компонентов сплава. Характер изменения (увеличение или уменьшение) скорости окисления основного металла при его легировании другим металлом зависит от характера дефектности его окисла и валентности ионов легирующего металла. [c.83]

Несмотря на некоторые несовершенства выбранной модели, изложенная выше теория представляет интерес, как обоснование высоких защитных свойств, создающихся малыми добавками легирующего компонента сплава, и непараболического окисления. [c.96]

Согласно данной теории (А. А. Смирнов, Н. Д. Томашов и др.), на поверхности сплава образуется защитный окисел легирующего элемента, затрудняющий диффузию реагентов и окисление основного металла. По этой теории, к легирующему элементу Ме предъявляются следующие основные требования [c.113]

Эта теория жаростойкого легирования находится в хорошем соответствии с целым рядом случаев окисления сплавов, когда действительно образуется защитный окисел легирующего элемента (см. с. 95), и позволяет на основании некоторых свойств элементов и их окислов качественно оценить пригодность различ- [c.113]

Принимая во внимание, что для любого металла механизм реакции окисления в общем случае является функцией предварительной обработки и подготовки поверхности, температуры, давления кислорода, природы и свойств возникающих оксидов, различия в свойствах, металлов и сплавов, наличия всевозможных примесей,, становится понятным возникновение множества теорий и моделей, имеющих своей целью описать поведение металлов в процессе окисления. [c.34]

Магнитные методы находят широкое применение в решении проблем химии, металлургии и геологии. Магнитные измерения используются для решения самых различных вопросов, например для определения молекулярной структуры, состояния окисления, строения координационных соединений, нри разработке теории кристаллического состояния, коллоидной химии, свободных радикалов, при изучении структуры сплавов, диаграмм состояния, в геофизических исследованиях. [c.7]

Теоретические аспекты сухой атмосферной коррозии, т. е. окисления металла в обезвоженных газовых средах, получили в последние годы быстрое развитие в связи с решением проблемы жаростойких сплавов (см. например [9—11]). Можно, однако, заметить, что несмотря на внешнюю привлекательность развитых теорий низкотемпературного окисления, [c.154]

Сборник содержит обзорные статьи по теории работы топливных элементов, позволяющих осуществлять непосредственное превращение химической энергии топлива в электрическую. Рассматриваются методы макроскопического описания пористых электродов с учетом большого числа транспортных и кинетических стадий, модельные системы, капиллярные явления, кинетика электрохимических превращений на гладких электродах. Большое внимание уделено кинетике и механизму электровосстановления кислорода на металлах-катализаторах (металлах платиновой группы, серебре, никеле и на сплавах серебро — никель), широко используемых в электрохимических генераторах. Описывается механизм окисления в топливных элементах таких перспективных видов топлива, как метан, метанол, муравьиная кислота и гидразин. [c.2]

Уравнение (IV. 44) может найти применение при изучении диффузионных покрытий. Насыщение поверхности металлов алюминием, хромом, кремнием, никелем, т. е. довольно окалиностойкими материалами, позволяет существенно повысить жаростойкость изделий. В данном случае как бы создается на поверхности основного металла слой жаростойкого сплава, который и защищает деталь от окисления. Теория создания жаростойких сплавов и механизм их окисления хорошо разработаны качественно и количественно [14, 20— 26]. [c.189]

С точки зрения теории эти наблюдения можно объяснить действием механизма, предложенного Уэббом, Нортоном и Вагнером (см. гл. 2), в действительности же механизм окисления может оказаться несколько сложнее включения металлического алюминия в окалине вызывают обесцвечивание и потемнение пленок, а зубовидная поверхность раздела сплав — металл свидетельствует об избирательном окислении. В действительности плав окислялся почти с той же скоростью, что и магний, как это наблюдается, например, при взаимодействии алюминиевомагниевых сплавов с парами воды [645]. [c.357]

Основные научные исследования относятся к электрохимии и химии поверхностных явлений, металлургии, металловедению и металлофизике. Впервые установил (1936) диффузионный механизм ползучести. Сформулировал (1940-е) представление о жаропрочности сплавов. Предложил оригинальную электрохимическую теорию окисления сплавов и кинетические уравнения, описывающие процесс окисления в самой общей форме. Разработал ряд материалов с высокими показателями жаропрочности, жаростойкости и элек-троэрозионной стойкости, приготовляемых методами порошковой металлургии. Разработал (1948) метод и технологию производства порошков железа из прокатной окалины и мартитовой руды, а также технологию каталитической переработки природных газов в газовые среды технологического назначения. Предложил методы комплексной электрозащиты сети магистральных газопроводов Украины. Изучал электронное строение неорганических тугоплавких соединений и металлов, свойства композиционных материалов. [c.527]

Перевод книги, изданной Научным центром яаерной энергии, содержит доклады 3-го французского коллоквиума металлургов, отражающие новейшие исследования вопросов окисления металлов. Делается попытка создать общую теорию окисления металлов. Рассматриваются механизм диффузии и газовой коррозии, кор розиоиностойкие сплавы при высокой темлературе, восяла.меняемость. магния и урана в различных газовых атмосферах, корроз.ия нержавеющих сталей, коррозия в. морской воде и другие вопросы. [c.4]

С (Практической точки зрения важно, чтобы любая исчерпывающая теория окисления была приложима к сплавам. Сопротивление металлов окислению можно считать теперь изученным достаточно полно, так что встает вопрос о путях его по)вышения. Сплавы широко лрименяются в тех случаях, когда требуется, чтобы высокая механическая прочность сочеталась с очень хорошим копротивлением окислению. Провозглашенное 25 лет назад утверждение о том, что задача создания окалиностойких сталей уже решена , представляется в свете некоторых современных требований необоснованно оптимистичеакой. [c.164]

Значительный вклад внесли советские исследователи в теорию окисления металлов и сплавов сухими газами (газовая коррозия). Одним из выдающихся достижений здесь явилась развитая П. Д. Данковым кристаллохимическая теория первичных стадий окисления, особенности которых впервые были объяснены на основе принципа ориентационного и размерного соответствия кристаллических решеток окисла и металла. Исходя из представлений о падении во времени числа дефектов в пленке, но которы.м ионы металла диффундируют к границе окисел—газ, П. Д. Данков объяснил также образование окисных пленок предельной толщины. Существенное значение для понимания механизма первичных стадий окисления имеют работы Р. X. Бурштейн с сотрудниками, в которых установлена связь между глубиной окисления и изменениями работы выхода электрона. Широкое признание получили исследования В. И. Архарова, посвященные установлению детальной связи механизма окисления железа со строением его окалины. Согласно развитой В. И. Архаровым теории жаростойкости, во многих случаях хорошо подтверждаемой на опыте, легирование должно предотвращать образование вюститной фазы и приводить к возникновению окисла типа шпинели с возможно меньшим параметром решетки. Этот принцип был успешно использован в теории окисления сплавов N1—Сг, развитой П. Д. Данковым и позднее Д. В. Игнатовым, и в теории окисления сплавов Ре—Сг—А1 И. И. Корнилова, который показал также необходимость учета химических реакций компонентов сплава с окисной пленкой. Существенную роль в развитии представлений о процессах окисления мета.ллов и сплавов сыграли работы Н. А. Шишакова, А. А. Смирнова, Н. П. Жука, И. Н. Францевича и ряда других советских исследователей. [c.236]

Эта теория относится к области концентраций I и 2. Рассматривается упрощенная модель окисления бинарного сплава Ме Mt с содержанием металлов в нем с и (1 —с) соответственно, образующих непрерывный ряд твердых растворов при всех значениях с. При окислении сплава образуется окисел Ме О или Mtfim, в кристаллической решетке которого на местах атомов [c.88]

Структура пассивной пленки на сплавах, как и пассивной пленки вообще, была описана и теорией оксидной пленки и адсорбционной теорией. В соответствии с оксидно-пленочной теорией, защитные оксидные пленки формируются на сплавах с содержанием легирующего компонента выше критического, а незащитные — на сплавах ниже критического состава. В случае преимущественного окисления пассивной составляющей сплава, например хрома, защитные оксиды (такие как СГаОз) формируются, только если содержание хрома в сплаве превышает определенный уровень. Эта точка зрения не позволяет делать никаких количественных прогнозов, а тот факт, что пассивная пленка на нержавеющих сталях может быть катодно восстановлена и не соответствовать стехиометрическому составу, остается необъясненным. Согласно адсорбционной теории, в водной среде кислород хемо-сорбируется на Сг—Ре-сплавах выше критического состава, обеспечивая пассивность, но на сплавах ниже критического состава он реагирует с образованием непассивирующей оксидной пленки. Насколько данный сплав благоприятствует образованию хемосорбционной пленки или пленки продуктов реакции, зависит от электронной конфигурации поверхности сплава, особенно от взаимодействия -электронов. Так называемая теория электронной конфигурации ставит в связь критические составы с благоприятной конфигурацией -электронов, обеспечивающей хемосорбцию и пассивность. Теория объясняет природу взаимодействия электронов, определяющую, какой из компонентов придает сплаву данные химические свойства, например, почему свойства никеля преобладают над свойствами меди в медно-никелевых сплавах, содержащих более 30—40 % N1. [c.91]

Это замедление, по-видимому, можно более четко описать, используя понятие внутреннего обратного напряжения [уравнение (2)]. Если считать, что в сплаве на воздухе и в вакууме действует один механизм ползучести, и принять для всех испытаний п = А, как предсказывают теории ползучести, контролируемой возвратом [13], то получим значения Ог, приведенные в табл. 2. Очевидно, что окисление на воздухе повышает внутреннее напряжение. При 760 °С 01 на воздухе равно 245, а в вакууме 117 МПа. Сравнив эти значения, можно предположить, что среднее внутреннее напряжение, связанное с поверхностной оксидной пленкой, для рассматриваемого поликристаллического сплава равно—128 МПа. Это, по-видимому, означает, что при испытаниях на ползучесть на воздухе величина деформации в области около границы оксид/ /сплав при данном размере зерна (300 мкм) может иметь очень ван<ное оначеп11с. [c.36]

Все углеводороды смазочных масел чувствительны к окислению при достаточно неблагоприятных условиях, но с точки зрения работы двигателя наиболее важным является вопрос о характере образующихся при этом конечных продуктов окисления. Хотя вследствие крайней сложности и разнообразия углеводородных молекул о точном составе продуктов окисления масла известно сравнительно мало, все же имеется достаточно данных, чтобы создать теорию с приемлемой точностью. Предполагается, что одним из первых продуктов окисления, образующихся в масле, является органическая перекпсь, которая обязательно обнаруживается в окисленных маслах, даже если они слабо окислены. Эти перекиси действуют в качестве катализаторов, вызывающих окисление углеводородов масла или способствующих более глубокому окислению незначительно окислившихся компонентов. Обнаружено, что перекиси вызывают также усиленную коррозию некоторых особо чувствительных к коррозии подшипниковых сплавов [8]. [c.165]

В последние годы сделаны попытки математического моделирования процесса окисления [ 14, 15]. Однако все теории пока непригодны к многокомпонентным сплавам и поэтому не будем останавливаться на них подробнее. Разработка количественной теории даже для двойного сплава чрезвычайно сложна, если оба компонента могут в условиях эксперимента образовывать устойчивее окислы. Описать механизм окисления такого сплава очень трудао вследствие того, что он обусловлен большим числом переменных факторов, определяющих скорость протекания процесса. К таким факторам относятся скорости диффузии реагентов в метйлле и окисле, взаимодействие окислов (взаимное растворение, образование химических соединений), вторичные реакции окисленм-вос-становления, частичная возгонка окислов, растворение кислорода и азота в металле, внутреннее окисление, обеднение подокалины легирующими элементами, порообразование в подокисном слое и др. К этому следует добавить недостаточность информации о взаимной растворимости окислов, о возможной степени дефектности реальных окислов, о закономерностях взаимодействия металла с окалиной, о характере миграций катионов и анионов в процессе реакционной диффузии и т.д. [c.12]

Противоречивы сведения о влиянии проводимости на процесс катализа. Разбиение катализаторов на три группы по их проводимости (работы Даудена) и попытки связать проводимость (через плотность электронов и электронные характеристики металлов) с каталитической активностью не дали желаемых результатов. Наряду с установлением корреляций между заселенностью -зон никеля электронами и активностью металлов и сплавов обнаружено, в первую очередь на полупроводниках, что энергия активации умень-щается по мере того, как увеличивается концентрация электронов в поверхностной зоне (работы Шваба по окислению окиси углерода иа 2пО), И совершенно необъяснима с позиций теории Даудена 10 147 [c.147]

Хотя приведенные примеры и. указывают на взаимосвязь электронной структуры металлов со скоростью катализируемых ими реакций, такая зависимость не может быть универсальной и однозначной. Очевидно, что характер и направление изменений скорости процесса должны прежде всего за-висеть. от механизма, реакции и природы лимити-руюше,й стадии. Как отмечает Г. К. Боресков [611], степень заполнения -зоны, отвечающая максимальной скорости реакции, может быть для разных реакций различной, в зависимости от механизма процесса и конфигурации активированного комплекса. А. А. Баландин и П. Те-тени [612], на основании своих данных указывают, что одним изменением числа -вакансий металла нельзя объяснить различия скорости реакции дегидрирования спиртов. Я. Б. Гороховатский [635] не обнаружил взаимосвязи изменений работы выхода электрона серебряного катализатора и скорости реакции окисления этилена. X. Кинза и Г. Ринекер [636] отмечают, что изменения каталитической активности сплавов никеля с железом разного состава не отвечают предсказываемым теорией Д. Даудена. [c.267]

В книге имеютсА подробные сведения о свойствах и строении химических элементов и их соединений. Большой фактический материал, относящийся к химии отдельных элементов, излагается очень стройно на основе периодической системы элементов. Хорошо написаны главы, в которых освещаются общие вопросы, например, Координационная теория , Сплавы , Окисление и восстановление и др. [c.5]

Сплавы ниобия и тантала. Поскольку МЬаОб — полупроводник п-типа с анионными вакансиями, можно было бы полагать, что добавка в ниобий более высоковалентного металла (в области параболического окисления) должна привести к снижению скорости окисления. Однако анализ изменения концентрации и подвижности анионных вакансий в МЬдОа при легировании титаном, ванадием, хромом и алюминием показывает, что в связи с высокой концентрацией дефектов, отличающейся лишь на два порядка от концентрации свободных электронов в металлах, и возможным изменением подвижности при изменении их концентрации подход к жаростойкому легированию ниобия с позиции теории Вагнера неприменим. Априорный выбор добавок в данном случае затруднен. Важную роль играет размер иона легирующего элемента. При образова НИИ однофазной окалины легирование ниобия металлами, образующими ионы меньшего, чем ион N5 , размера, может привести к сжатию ячейки на основе ЫЬзОь, снижению объемного отношения и торможению диффузии ионов О в оксиде. Например, легирование ниобия цирконием, имеющим больший, чем у радиус иона (0,79и 0,69-10 м соответственно), ускоряет окисление ниобия, а V, Мо и Сг (с радиусом ионов 0,59 0,62 и 0,63-10 м соответственно) — замедляют. [c.427]

Однако механизм влияния легирующих компонентов на характер изменения дефектности ионной проводимости пассивных пленок на титане остается еще не вполне ясным. Во всяком случае, объяснение полученных экспериментальных результатов не укладывается в простое их толкование на основании теории индукции валентности Вервея, Вагнера, Хауффе [110]. По этой теории входящие в пленку с электронным типом проводимости ионы Сг + должны были бы увеличивать ионный ток, а ионы Nb + снижать его, т. е. влиять обратно тому, что было установлено в экспериментах. Принятие для ТЮг дырочного типа проводимости, как это было сделано в работе [Ш], устранило бы это несоответствие, однако такое допущение маловероятно кроме того, в этом случае осталось бы необъяснимым наблюдаемое различие в изменении ионной проводимости TiOa от присадок некоторых элементов с одинаковой валентностью, например, Sn + и Zr + или АР+ и Сг +. Следует отметить, что и при газовом окислении сплавов титана применимость идеализированной теории Вагнера — Хауффе о дефектности оксидных соединений, образующих окалину, оказалась очень ограниченной. Как известно, из многих двойных систем титана в отношении газового окисления проведение только двух из них (Ti — Nb и Ti — Та) достаточно хорошо объясняется с помощью этой теории [111]. [c.46]

Другой причиной расхождения экопериментальных и теоретических данных может быть образовааие подокалины, как это наблюдал, например, Томас [274] при окислении сплава никеля с 15% (ат.) Р1 в атмосфере кислорода при давлении 1 атм и те.мпературе 926° С. Еще заметнее образование подокалины сказывалось для оплавов. меди с палладием или платиной (Томас [459]), вследствие чего такие сплавы должны рассматриваться не на основе теории Вагнера, а каким-то иным образом (см., например, рис. 71). Если к никелю вместо платины добавлять золото, то параболическая закономерность перестает соблюдаться и сплав окисляется быстрее, чем нелегированный никель, что наблюдали Вагнер и Грюнвальд [61], а также Кубашевский [230]. Поскольку образующийся при 900° С слой окиси никеля, как это было показано, некогерентен, а состоит из конгломерата окиси никеля и золота, более высокая скорость окисления таких сплавов объясняется, вероятно, больш,и1м атомным объемом золота (10,2 см ) по сравнению с платиной (9,1 см ). [c.177]

В промежуточной области образуется конгломерат двух окислов. В соопветотвии с вышеизлаженными рассуждениями, исключи-тельное образование окиси никеля предполагает, что концентрация этого металла на поверхности раздела сплав — окисел должна превышать 0,7%, т. е. величина Л ш(т) должна быть больше 0,007. Подставив эту величину в уравнение (ПО) и воспользовавшись также уравнение.м (109), получим, что концентрация никеля во всем сплаве Л ккг, должна быть не меньше 0,75, чтобы в сплавах системы никель —. медь происходило исключительное образование окиси никеля N10, приче.м в этом случае а = 0,93. Таким образом, сплавы никеля с медью в интервале концентраций до 25% (ат.) Си должны окисляться по сути дела с той же скоростью, что и чистый никель, а при более высоких концентрациях меди надо ожидать образования в окисном слое смеси окиси никеля и закиси меди. Для этого интервала концентраций теория не способна предсказать величину скорости окисления. При содержании 20—30% Си можно заметить (см. рис. 108) изменение наклона кривых зависи.мости скорости окисления от концентрации для системы никель — медь (график заимствован нами из статьи Пиллинга и Бедуорта [465]). Эти экспериментальные наблюдения согласуются с выводами из теории Вагнера. Если учесть незначительную неопределенность данных, использовавшихся на.ми для вычислений, то надо признать хорошее совпадение экспериментальных и теоретических данных случайным, но оно ясно свидетельствует о том, что выдвинутые нами доказательства справедливы в своей основе и должны использоваться при дальнейшем расс.мотрении. [c.181]

Первый (более простой) случай рассмотрен Томасом [459] в связи с проведенными им исследованиями процесса окисления сплавов благородных металлов с медью, на которых, помимо наружной окалины, образуется слой подокалины значительной толщины и механизм окисления которых, таким образом, нельзя рассматривать с точки зрения теории Вагнера. Рассуждения Томаса иллюстрируются рис. 71. [c.197]