ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Глава одиннадцатая. РАДИОАКТИВНОСТЬ И ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОТОПОВ В МЕТАЛЛОВЕДЕНИИ из "Строение и свойства металлических сплавов " Кроме природы материалов и температуры нагрева, на процесс сублимации заметное влияние могут оказывать состояние поверхности, состав и структура сплава, а также степень разрежения газовой среды и ее состав. [c.428] При определенных условиях на поверхности металлов могут существовать не только адсорбированные газы, но и продукты химического взаимодействия — окислы, нитриды и другие соединения. Наличие слоев этих соединений (обычно толщиной несколько десятков ангстрем), в большей или меньшей степени сцепленных с поверхностью металла, также заметным образом отражается на процессе сублимации. Следует отметить, что влияние подобных поверхностных слоев может существенно различаться в зависимости от того, является ли образующее их соединение устойчивым в условиях сублимации или происходит его удаление по механизмам диссоциации, растворения в металле или каким-либо другим путем. Можно ожидать, в частности, что образование достаточно сплошных и труднопроницаемых в диффузионном отношении окислов на некоторых металлах должно приводить к торможению процесса сублимации. [c.429] Примерами таких металлов могут служить магний, цинк, алюминий и бериллий. [c.429] Промежуточная область кинетической кривой — переходная стадия продолжительностью около 3 ч — отличается постепе1нно нарастающей скоростью сублимации. Длительность ее тоже уменьшается с повышением температуры. [c.430] Скорость сублимации на третьей стадии — стационарной — практически постоянна, во всяком случае ее изменение не обнаруживается в течение 10—15 ч. [c.430] Если считать, что реальная скорость сублимации сплава в любой момент времени пропорциональна доле физически чистой поверхности образца, то рассмотренная кривая должна отражать кинетику удаления поверхностного слоя, препятствующего испарению. Тот факт, что на стационарной стадии процесса скорость сублимации, как правило, оказывается меньше максимально возможной (теоретически рассчитанной) скорости, говорит о неполноте удаления чужеродной пленки. Повышение температуры сокращает разницу между экспериментально наблюдаемой и теоретически возможной скоростью сублимации. [c.430] Следует отметить, что изменение состояния поверхности сплава, происходящее в процессе сублимации, например при 350° С, в известном смысле необратимо. После выдержки при указанной температуре можно зарегистрировать монотонную убыль массы образца при более низких температурах, при которых до этого скорость сублимации была равна нулю. Доказательством связи рассмотренного поведения сплава при сублимации с поверхностными пленками или адсорбированным слоем является также воспроизводимость характера кинетической кривой после повторного контакта испарявшегося образца с атмосферой. [c.430] Самая нижняя прямая 4 построена по измерениям, выполненным на механически обработанных образцах, без предварительного высокотемпературного нагрева. [c.431] Возможны также случаи, когда летучесть окисла или другого соединения, возникшего на поверхности (МоОз, СиО, AgaO и др.), превышает летучесть самого металла. Поэтому наблюдаемая иногда аномально высокая скорость сублимации, не соответствующая давлению пара исследуемого вещества при данной температуре, фактически является результатом суммарного действия гетерогенных реакций и собственно сублимации. Именно образованием высоколетучих соединений объясняется, по-видимому, тот факт, что скорость убыли массы кремния, нагретого до 1100° С в парах теллура, превышает скорость его сублимации в вакууме более чем в 10 раз [397]. В литературе описаны аналогичные случаи ускоренного испарения золота и серебра, которое также было вызвано главным образом возникновением летучих промежуточных соединений — окислов, хлоридов и др. [c.432] Важным фактором, оказывающим влияние на процесс сублимации, является глубина вакуума, вернее, парциальное давление активных компонентов остаточной газовой среды, так как известно, что скорость десорбции и разложения вещества в вакууме определяется не только температурой поверхности, но в значительной степени зависит от остаточного давления газа. [c.432] Состав сплава также во многом определяет характер иро-цесса сублимации. Разумеется, при достаточной близости значений упругости иаров компонентов и отсутствии взаимодействия между ними (идеальный твердый раствор) состав паровой и конденсированной фаз на любой стадии сублимации сохраняется неизменным. Скорость общей убыли массы такого сплава также не зависит от времени. [c.433] Однако в большинстве случаев летучесть различных компонентов сплава не одинакова. Вследствие этого скорость сублимации уменьшается по мере истощения сплава наиболее летучими компонентами и в предельном случае полного их удаления может стать равной нулю. При значительном неравенстве парциальных упругостей паров компонентов сплава особую роль преобретает диффузия, реализующая подвод атомов летучих компонентов к поверхности. [c.433] СИЛЬНО различаются упругости паров компонентов [402]. Указанный сплав содержит 6,35% Mg 0,67% Мп 0,04% Ti 0,24% Fe 0,18% Si 0,006% Си и 0,007% Zn (указаны проценты по массе). Потерю массы сплава в результате сублимации при 275— 425° С можно целиком отнести за счет испарения магния. [c.434] С увеличением продолжительности изотермической выдержки в вакууме поверхностный слой сплава обедняется летучим компонентом — магнием и возникает градиент концентрации этого элемента, т. е. движущая сила для диффузионного переноса атомов магния из глубинных слоев к поверхности сплава. По этой причине убыль массы сплава за счет испарения магния при любой температуре контролируется скоростью диффузии его атомов к поверхности. Кинетическая кривая в таком случае должна иметь затухающий характер, т. е. скорость сублимации должна убывать с увеличением времени отжига. Вид экспериментальных кривых сублимации сплава АМгб показан на рис. 197. Кривые были получены путем непрерывного микровзвешивания образца в вакууме. Они действительно имеют затухающий характер и отличаются от соответствующих кривых для магниевого сплава (см. рис. 194), сублимация которого не лимитируется диффузией летучих компонентов. [c.434] Таким образом, завнсимость от Y t должна быть линейной при этом, зная тангенс угла наклона, можно найти коэффициент диффузии, если известна исходная концентрация летучего компонента в сплаве. Экспериментальные точки для сплава АМгб хорошо ложатся на прямые в координатах Д(7 = = Mt- VI. [c.435] Следствием интенсивной сублимации летучих компонентов латуни и некоторых других сплавов является образование большого количества пор у поверхности металла и на некотором удалении от нее. [c.436] Сильные изменения претерпевает сама поверхность металла, даже не содержащего заметных добавок примесных элементов. Основной причиной таких изменений при сублимации является известная локальность процесса, т. е. наличие на поверхности металла участков, на которых фазовый переход твердое состояние — пар происходит с различной скоростью. [c.436] Экспериментальным доказательством неодинаковой скорости процесса сублимации в разных точках поверхности можно считать структурные изменения поверхности чистого (99,9%) магния, показанные на рис. 198, а также в поверхностных слоях алюминиевых, медных и никелевых сплавов (см. гл. IX). [c.436] Вернуться к основной статье