ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сплавы из "Структура жидких металлов и сплавов " Многие попытки теоретически объяснить поверхностную энергию металлов и сплавов с помощью как основных свойств атомов [469—486], так и термодинамических их свойств [487, 488, 490] детально рассмотрены Семенченко [456, 478] и здесь не будут обсуждаться подробно. Ни одна из этих попыток не была особенно успешной. [c.147] Таким образом, если производная dyldlgUi положительна, то Гг — отрицательно и наоборот, т. е. вещество, которое уменьшает у, ка поверхности присутствует в избытке по сравнению с объемом и о нем говорят как о поверхностно активном. [c.148] Ни уравнение (65), ни уравнение (66) не предсказывают влияния термодинамических свойств объема раствора на поверхностную концентрацию. [c.148] М—молекулярная масса жидкости. [c.149] Все варианты уравнения (67) показывают, что поверхностное натяжение должно быть линейной функцией температуры. Это верно для очень чистых металлов в ограниченном температурном интервале. Так же как уравнение Аррениуса для вязкого потока и диффузии, уравнение (67) не имеет фундаментального значения. [c.149] Оказывается, уравнение (69) хорошо подходит к амальгамам и ионным расплавам (еще одно косвен-ное доказательство явно ионной природы амальгам), но плохо подходит к другим растворам. Растворимость данного растворенного вещества в различных растворах также является функцией разницы в обобщенных моментах [495]. Одинакового теоретического объяснения этой величины нет. [c.149] Ни одна из теории ясно не объясняет отношение между свойствами объема и поверхности, поскольку привлекаются неизвестные термодинамические параметры поверхности. Также невозможно удовлетворительно предсказать, будут ли отклонения от аддитивности в данной системе положительными или отрицательными. Возможно, некоторого успеха можно добиться, используя статистическую обработку, по крайней мере, для простых жидкостей [20, 24, 103]. [c.150] Обзор экспериментальной техники дан несколькими авторами [456 539 604 49, с. 1Е]. [c.151] Данные о поверхностных свойствах для чистых жидких металлов можно найти в приложении L вместе со значениями, определенными методами, описанными ниже. Отличаются очень высокие значения у переходных металлов и очень низкие — у щелочных и щелочноземельных металлов. Поверхностная энергия в действительности является периодической функцией атомного номера (как и предсказано, так как это функция прочности межатомной связи на поверхности) и, таким образом, хорошо связывается с несколькими аналогично зависящими от Z величинами — атомным объемом, теплотой сублимации и т. д. Используя эти связи, можно предсказать с достаточной точностью (возможно, 10%) значения поверхностной энергии тех металлов, у которых она не определена. Эти данные приведены в приложении L. Отдельные значения возможно ошибочны, так как поверхностная энергия очень чувствительна к небольшому загрязнению. [c.151] Поверхностное натяжение жидких металлов много выше поверхностного натяжения неметаллических неэлектролитов или расплавленных солей. В нескольких работах пытались с небольшим успехом объяснить. это с помощью теории металлов [501—503]. Причина неуспеха— очень скудные и разноречивые знания природы и имеющиеся в распоряжении экспериментальные данные. Главное значение этих работ в том, что они указывают на важность атомного поверхностного натяжения жидкостей — величины, зависящей от поверхностного натяжения и площади, занятой грамм-атомом или грамм-молекулой, расположенной в виде одноатомного слоя. На основе этого критерия атомную поверхностную энергию металлов можно считать почти равной энергии диэлектрических жидкостей. Однако некоторые разногласия несомненно возникают из-за допущения [501], что энергия взаимодействия и, следовательно, расстояние между атомами на поверхности такие же, как в объеме жидкости [502]. Похоже, что для свойств объема жидкости многого нельзя получить из измерений поверхностной энергии. [c.151] Чтобы раскрыть точную природу температурной зависимости поверхностного натяжения жидких металлов, необходимо проводить дальнейшие исследования dyjdT отрицательно для многих металлов. Во многих случаях ясно, что нет линейной зависимости от температуры (ртуть, висмут). [c.152] Информация в этой области еще более бедна и разноречива. Все экспериментальные исследования были выполнены на амальгамах и в меньшей степени на сплавах с низкой точкой плавления (сплавы олова, свинца, висмута и других подобных металлов) и на некоторых переходных металлах и их сплавах. Во всех случаях из-за трудности объяснения или неодинаковой информации нельзя сделать вывода относительно структуры объема жидкости. Данные часто интерпретируются в свете эмпирической теории, разработанной для случайного, редко применяемого и очень ограниченного числа сплавов. [c.152] Семенченко и другие [456, 495] провели на амальгамах очень много исследований, почти всегда при очень низкой концентрации второго компонента и нашли, что степень поверхностной активности каждого растворенного веш,ества зависит от разницы между его обобщенным моментом [см. уравнение (69)] и обобщенным моментом ртути чем менее положительно или более отрицательно значение — лге) меньшей поверхностной активностью обладает растворенное вещество. У поверхностно активных веществ (особенно щелочных металлов) вначале очень резко падает, затем следует много меньшая зависимость от состава, указывая, таким образом, на насыщение поверхности растворенным веществом. [c.152] К сплавам системы Sn—Те проявляется особый интерес в довольно обширном исследовании по разбавленным сплавам, на основе олова и висмута [456, 499, 500]. Эти сплавы имеют первоначально положительные температурные коэффициенты поверхностного натяжения, которые становятся отрицательными (как у кадмия, висмута, ртути и, возможно, меди) при более высокой температуре. Как и в чистых металлах, это явление, воз- можно, вызываемое загрязнениями используемых материалов, остается необъясненным. Исследовались также разбавленные растворы примесей в железе [511—516]. [c.153] Качественные данные по влиянию различных растворенных веществ в разбавленных растворах собраны в приложение LI. Более точное количественное объяснение не оправдывается достоверностью данных. [c.153] Системы, содержащие интерметаллические соединения, явно имеют даже большие отрицательные отклонения от аддитивности, но без дополнительной информации это невозможно предсказать из уравнения (70). Максимальное отклонение от аддитивности находится вблизи состава соединения, но доказательство этому исходит из не совсем надежного источника по системам AI—Mg и Mg—Zn [521] (сообщенные немногочисленные результаты сильно разбросаны). Это не подтверждается как общее явление [515—517, 529]. Еременко и другие [258, 526, 527] сообщили о максимуме на изотерме с отрицательным отклонением от аддитивности для систем Ni—А1 и Ni—Be вблизи концентрации, соответствующей соединению. [c.154] Наконец, Спинеди [534—538] изучил окисление жидких сплавов. Некоторые (неподтвержденные) результаты указывают на относительно низкую скорость окисления при эвтектическом составе или вблизи него, но полезность работы ограничена недостаточными интервалами в концентрации исследованных сплавов и в температуре. [c.155] что из измерений поверхностного натяжения невозможно что-либо заключить о структуре жидких металлов или сплавов. Для этого нужно более точные измерения и, кроме того, фундаментальное понимание происхождения поверхностной энергии металлов. [c.155] Вернуться к основной статье