Барьер диффузионный

Применительно к диффузионным процессам эта теория предполагает наличие переходного состояния в верхней точке энергетического барьера между начальным и конечным состоянием процесса диффузии, причем переходные состояния находятся в равновесии е начальным.. [c.125]

В пределах pH =4-f-10 скорость коррозии определяется только скоростью диффузии кислорода к поверхности металла. Основной диффузионный барьер — пленка оксида железа(П) — постоянно обновляется в ходе коррозионного процесса. Независимо от величины pH воды в этих границах поверхность железа всегда контактирует со щелочным раствором, насыщенным гидратированным оксидом железа (pH 9,5). [c.105]

СОЛИ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ. В природных пресных водах содержатся растворенные соли кальция и магния, концентрация которых зависит от происхождения и расположения водоема. Вода с высокой концентрацией этих солей называется жесткой, с низкой — мягкой. Мягкая вода обладает большей коррозионной активностью, чем жесткая. Это было обнаружено за много лет до того, как удалось выяснить причину данного явления. Например, оцинкованные баки для горячей воды в Чикаго служили 10—20 лет (в воде оз. Мичиган содержится 34 мг/л Са , 157 мг/л растворенных веществ), в то время как в Бостоне (5 мг/л Са , 43 мг/л растворенных веществ) такие баки выходили из строя через 1—2 года. В жесткой воде на поверхности металла естественным путем откладывается тонкий диффузионно-барьерный слой, состоящий в основном из карбоната кальция СаСОд. Эта пленка дополняет обычный коррозионный барьер из Ре(0Н)2, уже упоминавшийся в начале главы, и затрудняет диффузию растворенного кислорода к катодным участкам. В мягкой воде защитная пленка из СаСОд не образуется. Однако жесткость воды не единственное условие возможности образования защитной пленки. Способность СаСОд осаждаться на поверхность металла зависит также от общей кислотности или щелочности среды, pH и концентрации растворенных в воде солей. [c.120]

Обеспечивать надежное экранирование изделий. Все современные краски в той или иной степени проницаемы для воды и кислорода. Некоторые связующие менее проницаемы, чем другие, но их способность создавать лучший диффузионный барьер проявляется только при нанесении обладающих хорошим сцеплением многослойных покрытий, которые эффективно закрывают поры и другие дефекты. Диффузия через слой покрытия обычно затрудняется при введении в него пигментов. Особенно эффективны в этом отношении пигменты, имеющие форму чешуек (например, слюдяной или чешуйчатый гематит, алюминиевый порошок) ориентированных параллельно поверхности металла (например, при окрашивании кистью). С другой стороны, диффузия имеет [c.249]

Тепловые колебания атомов в твердых телах сводятся в основном к колебаниям с малой амплитудой, которые они совершают около средних положений равновесия. Однако кинетическая энергия атомов вследствие их взаимодействия с соседними атомами не остается постоянной. Даже в том случае, когда средняя кинетическая энергия атомов мала, согласно максвелловскому закону распределения скоростей, в кристалле всегда найдется некоторое число атомов, кинетическая энергия которых достаточно велика. Такой атом может сорваться со своего равновесного положения и, преодолев потенциальный барьер, созданный окружающими его атомами, перейти в некоторое новое свободное положение равновесия. При этом атом теряет избыточную энергию, отдавая ее атомам кристаллической решетки. Через некоторое время атом снова может набрать достаточную энергию, чтобы вырваться из нового окружения и перейти в соседнее. Такие перемещения атомов, обусловленные тепловым движением, и составляют основу диффузионных процессов в твердых телах. [c.198]

При указанном на рис. 119 графике потенциальной энергии создается поток электронов из /)-области в и-область и поток дырок в обратном направлении. Иначе говоря, возникший потенциальный барьер противостоит диффузионному напору электронов и дырок с той стороны перехода, где их концентрация больше, т. е. противостоит диффузионному напору электронов со стороны -области и диффузионному напору дырок со стороны / -области. [c.357]

Потенциальный барьер возрастает до такой величины, при которой возникающее на переходе электрическое поле создает такие электрические токи электронов и дырок, которые полностью компенсируют диффузионные потоки соответствующих носителей через переход, в результате чего достигается стационарное состояние. В и-области электрический ток обусловливается движением электронов, которые там являются основными носителями. В /г-области основными носителями служат дырки. Следовательно, электрическое поле на переходе создает электрический ток, состоящий из дырок, которые движутся из и-области в /j-область, и из электронов, которые движутся из />-области в -область. Образующийся суммарный электрический ток является током неосновных носителей, направленным из и-области в / -область его плотность обозначим (рис. 119). Диффузионные потоки электронов и дырок составляют на переходе диффузионный ток основных носителей, направленный из р-области в -область его плотность обозначим В состоянии равновесия = 0. Для дальней- [c.357]

Электрический ток через р-и-пере-ход. Если внешняя разность потенциалов приложена так, что со стороны и-области потенциал отрицателен, а со стороны р-области - положителен, то потенциальные барьеры для основных носителей уменьшаются (рис. 121). Благодаря этому сила тока основных носителей увеличивается, поскольку для них уменьшается потенциальный барьер. Сила тока же неосновных носителей практически не изменяется, потому что этот диффузионный ток в основном определяется концентрацией носителей и не зависит от разности потенциалов. [c.359]

При переходе к случаю диффузии в сплавах с разными атомами на узлах появляется принципиальное отличие от случая диффузии внедренных атомов по однотипным междоузлиям металла. Действительно, как уже подчеркивалось выше, в случае металла (где все узлы заняты одинаковыми атомами) внедренный атом во всех однотипных междоузлиях имеет одинаковую потенциальную энергию Uo и во всех перевальных точках (типа точек Р па рис. 59) его потенциальная энергия Up тоже одинакова. Следовательно, при всех диффузионных переходах преодолевается одинаковая высота потенциального барьера Аи = Up—Uo. Поэтому процесс диффузии характеризуется одной энергетической константой — энергией . активации Q = Аи, коэффициент диффузии D имеет вид (23,25) и его температурная зависимость изображается прямой Аррениуса — линейной зависимостью 1н D от i/T. [c.274]

Применительно к диффузии катионов возможны следующие рассуждения. Положим, имеется щелочно-силикатное стекло, не склонное к фазовому разделению. В таком стекле ионы натрия статистически распределены в узлах и междоузлиях решетки, кроме того, имеется определенный спектр потенциальных барьеров. Вхождение примесного иона с тем н<е координационным числом по кислороду приводит к изменению степени поляризации электронов кислородного полиэдра, что, в свою очередь, приводит к увеличению прочности закрепления собственных катионов стекла и к изменению спектра потенциальных барьеров. Это приводит к снижению диффузионной подвижности примесного катиона по сравнению с собственным, так как уменьшается число термических дефектов и затрудняются ионные переходы. Если же входит примесный катион с другой координацией по кислороду, то изменения в кислородном полиэдре более значительны, так как входящий катион будет стремиться изменить координацию по кислороду в свою пользу. Скорость миграции такого катиона намного меньше диффузионно подвижности собственного иона и практически не зависит от его размеров. Если количество входящих катионов сравнимо с количеством собственных катионов, то изменение координации может привести к необратимым изменениям в анионной матрице стекла вплоть до разрыва анионной матрицы. [c.17]

Другой, более сложной системой является двухслойное углеродное покрытие. Внутренний слой пористого углеродного покрытия, имеющего низкую плотность, служит буферной зоной, а внешний слой изотропного пиролитического углеродного покрытия, обладающего высокой плотностью, служит как бы сосудом высокого давления или диффузионным барьером для продуктов деления твердого вещества. Внутреннее покрытие благодаря своему свободному объему представляет как бы резервуар для хранения газообразных продуктов деления. Оно также снимает напряжение за счет аккомодации вызванных радиацией изменений размеров топливного элемента и внешнего изотропного слоя. Такие покрытия подбирают для обеспечения определенной температуры, скорости выгорания и устойчивости топливного элемента в быстром потоке. [c.451]

Таким образом, полимерные покрытия не являются сколько-нибудь серьезным диффузионным барьером для паров воды и с этой точки зрения не могут защищать поверхность от их воздействия. Некоторого уменьшения влагопроницаемости полимеров (в 2—3 раза) можно достичь введением в них соответствующих наполнителей. Но это столь незначительное изменение W, что оно ничего не меняет по существу. [c.93]

Следовательно, создание прочных, но достаточно редких связей покрытия с подложкой, способных обеспечить высокую адгезию, является необходимым, но недостаточным условием для защиты поверхности изделия от воздействия влаги. Поэтому антикоррозионные защитные покрытия наносятся в несколько слоев, каждый из которых выполняет определенную функцию. Верхние, кроющие слои играют роль диффузионного барьера и придают изделию товарный вид. Они наносятся на нижний слой, непосредственно касающийся защищаемой поверхности этот слой называют грунтом. Функция -его состоит в предотвращении или по крайней мере в торможении процессов, приводящих к коррозии. Для выполнения таких функций грунт должен, во-первых, состоять из пленкообразующего вещества, имеющего высокую адгезию к защищаемой поверхности, во-вторых, содержать специальные добавки, способные тормозить коррозию. В качестве таковых используют обычно пигменты, обладающие окислительными или щелочными свойствами — окислы свинца, хроматы, окись цинка и др. Растворяясь в воде, проникшей через покрытие, они пассивируют защищаемую поверхность, делая ее коррозионно более стойкой. Часто в грунты вводят порошки металлов, химически более активных, чем защищаемая поверхность. Эти порошки выполняют в грунте ту же роль, какую выполняет цинковое покрытие на железе окисляясь сами, они предотвращают от коррозии поверхность изделия. Хорошие результаты дает сочетание предварительного анодирования или фосфатирования поверхности с последующим нанесением на нее полимерной защиты. [c.94]

Активное сопротивление р — и-перехода малому переменному сигналу низкой частоты определяется соотношением (8.48). При этом под низкой частотой понимается такая частота сигнала со, для которой период колебаний много больше времени жизни инжектированных носителей, т. е. 1/(о > В этом случае за время 1/(0 в переходе успевают протека ь все переходные процессы и диффузионная емкость описывается соотношением (8.51), а барьер-, ная — (8.54). [c.236]

Очень часто описываемые ниже способы используют для нанесения на упрочнители промежуточных слоев, либо выполняющих роль диффузионных барьеров, предотвращающих взаимодействие волокон с матрицей, либо улучшающих смачиваемость и прочность связи между матрицей и упрочнителем. [c.167]

Все эти свойства связаны между собой и оказывают друг на друга взаимное влияние. Ухудшение, например, свойств пленки как диффузионного барьера немедленно приведет к уменьшению адгезии вследствие развития коррозионного процесса под пленкой. Поэтому сама по себе адгезия, как бы высока она ни была, не может обеспечить длительную защиту металла от коррозии. Точно так же не могут обеспечить длительную защиту покрытия с высокими диффузионными ограничениями, но со слабой адгезией. [c.104]

Оптимальные свойства грунтовок, содержащих смесь хро-матных пигментов, оксида цинка, железного сурика и талька, достигаются в интервале концентраций 25—30%. Хотя основным назначением грунтовки является прямое воздействие на кинетику электрохимических процессов, протекающих на металле, это не означает, что грунтовка не может играть роль диффузионного барьера. Таким образом, общую защитную способность определяет совокупность диффузионных и пассивирующих свойств. [c.154]

Сколько-нибудь строгая физическая или математическая трактовка такой сложной системы, как ток, проходящий через р — п-переход, сопряжена с непреодолимыми трудностями. Тем не менее следующее простое приближение дает результаты, достаточно хорошо согласующиеся с экспериментом, по крайней мере для переходов с хорошим поведением в германии и кремнии. Начнем с того, что выделим в диоде три области центральную область пространственного заряда и две квазинейтральных, р- и п-области по обе стороны от центральной. Предположим, что концентрации носителей в этих р- и п-областях квазиравновесны, а сами области отделены от центральной потенциальным барьером высотой 1 диф—где T/j —часть внешнего смещения, приходящаяся на внутреннюю область пространственного заряда, т. е. смещение с поправкой на падение напряжения в квазинейтральных п- и р-областях, а Уд ф —высота равновесного барьера, диффузионный потенциал . [c.369]

Это уравнение называют логарифмическим. Соответственно, график, построенный в координатах у — g t + onst) или у — — Ig t (при t > onst) имеет вид прямой линии. Логарифмическое уравнение, впервые полученное Тамманном и Кестером [11], отражает поведение многих металлов (Си, Fe, Zn, Ni, Pb, d, Sn, Mn, Al, Ti, Та) на начальных стадиях окисления. Вначале справедливость этого уравнения ставилась под сомнение. Были сделаны попытки вывести уравнения на основе предположений о существовании специфических свойств оксидов, таких как наличие диффузионных барьеров и градиентов ионной концентрации и других. Эти предположения не получили экспериментального подтверждения. С другой стороны, было показано, что логарифмическое уравнение можно вывести из условия, 4TQ скорость окисления контролируется переходом электронов из металла в пленку продуктов реакции, причем эта пленка имеет пространственный электрический заряд во всем своем объеме (7, 12]. Преобладание заряда, обычно отрицательного, в оксидах вблизи поверхности металла, подобно электрическому двойному слою в электролитах, было установлено экспериментально. Таким образом, любой фактор, изменяющий работу выхода электрона (энергию, необходимую для удаления электрона из металла), например ориентация зерен, изменения кристаллической решетки или магнитные превращения (точка Кюри), изменяет скорость окисления, что и наблюдалось в действительности [13—15. Когда толщина пленки превышает толщину пространственно-заряженного слоя, определяющим фактором обычно становится скорость диффузии или миграции сквозь пленку. При этом начинает выполняться параболический закон, и ориентация зерен или точка Кюри перестают оказывать влияние на скорость окисления. Исходя из этого, можно сказать, что в начальной стадии оксидная пленка на металлах [c.193]

Облицовывая стальные поверхности толстыми листами из пластмасс или резины, можно в основном достичь защиты от кислот, щелочей и других агрессивных жидкостей и газов. Примерами таких материалов могут служить резина, неопрен, 1,1-полидихлорэтилен (саран). Для создания достаточно хорошего диффузионного барьера и защиты металла основы от длительного воздействия агрессивной среды толщина покрытия должна составлять 3 мм и более. Высокая стоимость таких покрытий обычно ограничивает их применение сильно агрессивными средами, характерными для химической промышленности. [c.259]

Ингибирующее действие полифосфата натрия может быть отчасти связано со способностью полифосфатов препятствовать восстановлению кислорода на поверхности железа, облегчая тем самым адсорбцию растворенного кислорода, которая приводит к пассивации металла. Определенную роль играют и другие факторы. Так, имеются данные, что на катодных участках образуются защитные пленки [22, 23], создающие диффузионный барьер. Возникновением таких пленок, по-видимому, объясняется ингибирующий эффект, наблюдаемый даже на стали, погруженной в 2,5 % раствор Na l, который содержит несколько сотен миллиграммов полифосфата кальция на литр раствора [24]. При низких концентрациях растворенного кислорода полифосфат натрия усиливает коррозию, ввиду его способности образовывать комплексы с ионами металла (см. рис. 16.2). Полифосфаты кальция, железа и цинка являются лучшими ингибиторами, чем поли- [c.265]

По своему положению в ряду напряжений свинец является довольно активным металлом. Однако он пассивируется во многих агрессивных средах (например, H2SO4, HF, Н2РО4, Ha rOj), в которых на поверхности металла образуются толстые пленки нерастворимых соединений свинца, создающих диффузионный барьер (см. определение 2 в гл. 5). Коррозионная стойкость свинца в указанных кислотах достаточна в тех случаях, когда не происходит эрозии защитной пленки за счет быстрого движения металла или кислоты. Свинец находит широкое применение, например в химической промышленности как футеровочный материал, а также для трубопроводов. [c.357]

При высоких (закалочных) скоростях охлаждения и степенях переохлаждения в некоторых сплавах типа твердых растворов замещения (алюминиевых, медных, никелевых и др.) образуются особого рода метастабильные фазы, представляющие собой локальные зоны с повышенной концентрацией легирующего элемента. Из-за различия в атомных диаметрах металла-растворителя и легирующего элемента скопление последнего вызывает местное изменение межплоскостных расстояний. Эти зоны называют зонами Гинье — Престона (ГП). Учитывая, что тип решетки не изменяется, зоны ГП часто называют предвыделениями . Они имеют форму тонких пластин или дисков и размеры порядка мкм. Границы их раздела полностью когерентны, поэтому поверхностная энергия зон пренебрежимо мала. У зон малого размера энергия упругих искажений решетки также мала, поэтому энергетический барьер для их зарождения весьма невелик. Зоны ГП зарождаются гомогенно на концентрационных флуктуациях. Особенность образования зон ГП — быстрота и безынкубационность их возникновения даже при комнатной и отрицательной температурах. Это обусловлено повышенной диффузионной подвижностью легирующих элементов, которая связывается с пересыщением сплава вакансиями при закалке. [c.498]

Известно, что при диффузионном хромировании средне- и высокоуглеродистой стали на ее поверхности формируется покрытие слоистого строения. В зависимости от содержания углерода в стали наружный слой состоит в основном из карбидов состава (Сг, Рг)2зСв или (Сг, Ре)7Сз переходный слой - из обогащенного углеродом аустенита и следующий слой - обезуглероженная зона. В результате встречной диффузии атомов хрома и углерода образуется непрерывный карбидный барьер, эффективно блокирующий дальнейшую диффузию газов в металлическую основу. С наличием карбидного барьера связана высокая стойкость к стати- [c.64]

Однако, как отмечалось в 9, существуют фазы внедрения (например, гидриды редкоземельных металлов), в которых внедренные атомы располагаются как на октаэдрических, так и на тетраэдрических междоузлиях. Поэтому представляет интерес рассмотреть диффузию внедренных атомов в том случае, когда диффузионный путь атома проходит через ряд чередующихся октаэдрических и тетраэдрических междоузлшг, в которых эти атомы имеют различную потенциальную энергию. Задача определения коэффициента диффузии атомов С в таком случае интересна в том отношении, что эти атомы при своем диффузионном перемещении должны преодолевать потенциальные барьеры различной высоты, а не одинаковой, как при диффузии по однотипным междоузлиям, в связи с чем процесс диффузии уже не может быть охарактеризован единой энергетической константой — энергией активации ). [c.253]

Как уже отмечалось, образование хрупкого интерметаллида может привести к ухудшению свойств композита. Термическое разупрочнение можно ограничить, изготавливая композит из взаимно нерастворимых составляющих или применяя покрытия (в том числе гальванические), которые служат барьерами для диффузии между матрицей и волокном. Если доцустить диффузионное разупрочнение, то продукт взаимодействия может расти на поверхности раздела так, что интерметаллид будет располагаться асимметрично относительно последней это и наблюдалось в си- [c.243]

Облицовки часто применяются в космической технике в конструкции радиоизотопных термогенераторов. Они являются частью конструкции капсул — источников теплоты или самого генератора. Обычно они выполняют роль диффузионного барьера для устранения или сведения к минимуму взаимодействия меноду отдельными деталями, такими как аблятор или эмиссионные покрытия. [c.462]

Другие группы проблем, которые, возможно, будут становиться все более важными в процессе развития усовершенствованных композитов,— это разработка таких покрытий волокон, работающих в условиях усталости, которые служили бы диффузионными барьерами при высоких температурах, и развитие неразрушаю- [c.436]

Выясним, насколько эффективно могут выполнять роль диффузионного барьера полимерные покрытия, практически не поглощающие пары воды, т, е, имеющие W 10 — 10 г/см ч мм рт.ст. В формуле (2.16) dp/dx можно приближенно заменить на р1х, где X — толщина защитной пленки р — давление паров над ней. Предположим, что покрытие имеет толщину д = 0,2 мм и находится при 20 С в насыщенных парах воды (р = 2400 Па). Подсчитаем время t, в течение которого через покрытие пройдет количество паров воды Q 6-10 г, которое необходимо для образования монослоя на 1 см границы раздела полимер — защищаемая поверхность. Результаты расчета приведены во второй строке табл. 2.2. Из данных этой таблицы видно, что даже для такого низкопроницаемого полимера, как фторопласт-4, уже примерно часовая выдержка в насыщенных парах воды при 20 С приводит к скоплению у защищаемой поверхности целого монослоя воды. Для покрытдй из эпоксидной смолы это происходит примерно за полминуты. [c.93]

В тех случаях, когда покрытие выполняет роль диффузионного барьера, резко ограничивая доступ среды к поверхности металла, скорость подпленочной коррозии пропорциональна потоку среды через покрытие. Эта зависимость выполняется для адгезированных и неадгезированных покрытий. [c.47]

Обрастание морскими оргаш1змами, особенно имеющими твердую оболочку, замедляет коррозию стали, так как, во-нервых, уменьшает у поверхности металла скорость движения воды, несущей кислород, а во-вторых создает диффузионный барьер для кислорода на катоде. Подобными защитными свойствами может обладать и возникающий на катодных участках поверхности минеральный осадок типа карбоната кальция. [c.17]

В результате продолжительных коррозионных испытаний, проведенных на острове Наос, было установлено, что в этом месте на металле в результате обрастания возникает препятствующее диффузии кислорода самоизлечивающееся покрытие и что сульфатвосстанавливающие бактерии активны на всей поверхности металлической пластины. Однако при этом не было выяснено, в каких условиях диффузионный барьер эффективен, в каком случае анаэробные бактерии начинают контролировать процесс коррозии и каким образом эти факторы связаны с конечной линейной зависимостью потерь массы от времени. Кроме того, все данные были получены в одном месте, где. основным морским организмом, участвовавшим в обрастании, была корковая мшанка. Было неизвестно, как протекает коррозия в других местах и могут ли анаэробные бактерии адаптироваться и играть определяющую роль при других формах обрастания в морской воде с другой температурой и соленостью. Представляло интерес также установить, как другие формы обрастания влияют на скорости коррозии. [c.446]

Сопоставление только что рассмотренных результатов и данных, полученных в долговременном коррозионном эксперименте, показывает, что образование сплошного покрытия в результате обрастания морскими организмами уменьшает коррозию стали в морской воде. Тот факт, что анаэробные условия развивались на всех металлических поверхностях, свидетельствует, что при любой форме обрастания металла на нем возникает эффективный диффузионный барьер, препятствующий доставке кислорода к поверхности и удалению с нее водорода. Поэтому разработка мероприятий, способствующих сплошному и сильному обрастанию стационарных морских конструкций, заслуживает внимания. Крисп и Мидоуз [72] показали, что усоногих можно привлечь к поверхности, обработав ее ракушечными экстрактами. В одном случае заселенность возросла на порядок. Подобные методы могут иайти приме- [c.448]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...