Процесс сублимации металлов

Общие соображения Процесс сублимации металлов ф Методы исследования сублимации Факторы, влияющие на процесс сублимации [c.413]

Процесс сублимации металлов [c.416]

Если металлоизделие с нанесенным на его поверхность летучим ингибитором поместить в бумажную упаковку, то скорость удаления ингибитора будет определяться не скоростью его сублимации с поверхности металла, а скоростью удаления паров ингибитора через слой упаковочного материала, которая является более медленной стадией. Процесс сублимации, определяемый уравнением (112), будет протекать в области, близкой к равновесной, т. е. при = = Ра, что способствует установлению постоянной скорости испарения ингибитора за пределы упаковки. Отклонения от состояния равновесия, вызванные утечкой ингибитора за пределы упаковки, будут, немедленно устраняться дополнительной сублимацией ингибитора с поверхности металлоизделия. [c.160]

Каждой данной температуре отвечает некоторая средняя энергия колебаний атомов. Однако энергия отдельного атома из-за флуктуаций может существенно отличаться от средней величины. Кроме того, атомы в кристаллической решетке могут преодолеть потенциальный барьер и покинуть равновесную позицию. Если атом находится вблизи поверхности, он может уйти в окружающую атмосферу, что приведет к сублимации металла атом также может уйти на поверхность, либо оказаться в междоузлии. На месте атома появится вакансия. В результате теплового движения атомов происходит непрерывный процесс возникновения [c.44]

Наглядный пример зависимости процесса сублимации от состояния поверхности металла дают также графики, показанные на рис. 195 [402]. [c.430]

Параллельно с разработкой методики одноступенчатых ускоренных расчетов равновесия реакций с участием полиморфных веществ была составлена классификация поли- морфных превращений металлов и неметаллов в зависимо-сги от числа модификаций их. Приведены подробные сводки вычисленных автором уравнений равновесия для каждого аллотропического превращения всех полиморфных металлов. Тем же одноступенчатым методом были рассчитаны уравнения равновесия для процессов плавления (кристаллизации), испарения и сублимации металлов. Составлены сводки таких уравнений почти для всех металлов и неметаллов. Полные сводки уравнений равновесия полиморфных превращений и процессов плавления, кипения и сублимации металлов в специальной литературе отсутствуют и составлены впервые. [c.11]

Для целого ряда металлов (гафний, иридий, осмий, радий, селен, технеций и др.) данные об энтальпии сублимации вообще отсутствуют. Тем не менее уравнения 1д/С процессов сублимации для них оказалось возможным найти указанным выше путем. [c.180]

В настоящей главе приведены полные сводки уравнений логарифмов констант равновесия процессов плавления, испарения и сублимации металлов и некоторых неметаллов, рассчитанных автором на основе точного метода. Все рассчитанные уравнения отвечают потребностям как приближенных, так и точных расчетов. [c.187]

Удаление атомов в окружающую среду лежит в основе процесса сублимации и объясняет наличие парциального давления паров металла над кристаллом даже при нормальных температурах. [c.23]

Передача диффундирующего элемента через паровую фазу осуществляется вследствие способности металлов к сублимации. Технология этого процесса насыщения металлов различными элементами была подробно изучена И. С. Горбуновым [4]. Создание вакуума в реакционном пространстве облегчает доставку испаряющегося металла к насыщаемой поверхности. Так как вероятность соударения частиц в условиях вакуума значительно меньше, чем в атмосфере газов, средняя длина пробега частиц увеличивается. Последнее позво.ляет производить насыщение неконтактным способом, что способствует улучшению качества обрабатываемой поверхности. Вместе с тем при испарении из паровой фазы значительно увеличивается вероятность образования на поверхности насыщаемого металла мономолекулярного слоя диффундирующего элемента. Это приводит к тому, что для осуществления процесса диффузии требуется дополнительная затрата энергии для разрыва молекулярных связей и приведения диффундирующего металла в атомарное состояние. Поэтому активность насыщения из паровой фазы оказывается меньше, чем при насыщении газовым или жидким методами, при которых диффундирующий элемент к началу процесса уже находится в атомарном состоянии. [c.20]

В зависимости от характера процесса Я может быть теплотой плавления, теплотой парообразования или теплотой сублимации. Это уравнение широко используется для расчета теплоты плавления металлов, которую трудно определить опытным путем. В этом случае V" — V представляет собой разность объемов и идк — тв- Для процесса сублимации разность и" — и есть Для процесса парообразования уравнение (12.37) позволяет рассчитать удельный объем сухого насыщенного пара и", состояние которого является, как известно, весьма неустойчивым, и поэтому его трудно определить опытным путем. [c.203]

Физико-химические процессы, происходящие вблизи поверхности, заключаются в образовании диффундирующего элемента в атомарном состоянии вследствие химических реакций в насыщающей среде или на границе раздела среды с поверхностью металла (при газовом или жидком методах насыщения) сублимации диффундирующего элемента (при парофазовом методе насыщения) и адгезии диффундирующего элемента на насыщаемой поверхности металла в случае твёрдого метода насыщения. Процессы, происходящие на поверхности насыщаемого металла, заключаются в сорбции образовавшихся атомов поверхностью металла. [c.125]

Если летучий ингибитор внесен в антикоррозионную бумагу, то скорость его испарения зависит от физического состояния и характера (равномерности) его распределения в бумаге-основе, определяющихся особенностями капиллярно-пористой структуры последней. Следует различать испарение летучего ингибитора из сухой и влажной бумаги. Скорость испарения ингибитора из сухой бумаги ничем не отличается от рассмотренного выше случая испарения ингибитора с поверхности металла, упакованного в антикоррозионную бумагу. Вскоре после начала сублимации (испарения) ингибитора из объема, заключенного между антикоррозионной бумагой и упакованным в нее металлоизделием, становится равным Рц, и процесс испарения ингибитора за пределы упаковки приобретает стационарный характер. [c.164]

Непосредственные измерения величин энергии активации разрушения, энергии самодиффузии и энергии сублимации для ряда металлов и сплавов и исследование характера их изменения показывают, что в области больших напряжений и сравнительно низких температур (меньших 0,5 7 ,,, °К Гпл — температура плавления) действует механизм разрушения, обусловленный процессом последовательного флуктуационного разрыва атомных связей в кристаллической решетке, и, следовательно, справедливо уравнение (4) в области малых напряжений и высоких температур действует диффузионный механизм разрушения, ос- [c.25]

В качестве наиболее общих физико-химических процессов, протекающих в материалах и предшествующих отказу, необходимо указать следующие диффузионные процессы, протекающие в твердом теле и на его поверхности перемещение и скопление точечных дефектов и дислокаций в кристаллических твердых телах флуктуационный разрыв межатомных связей в металлах и сплавах разрыв химических связей цепей макромолекул полимерных материалов сорбционные процессы, электролитические процессы действие поверхностно-активных веществ сублимация материалов структурные превращения в сплавах металлов и др. [c.39]

В расчетах используется соотношение Л = A Na, где Л - универсальная газовая постоянная Na — число Авогадро. Энергия активации процесса разрушения в металлах близка к величине энергии сублимации. Между энергией сублимации и температурой плавления, как известно, имеется линейная корреляция, что позволит оценить I/o Для различных материалов. Фактор Больцмана ехр(—характеризует равномерность распределения тепловой энергии в атомно-молекулярных структурах, хаотичность теплового движения, поэтому используется также в анализе процес- [c.179]

Процесс удаления материала электронным лучом из зоны его действия физически весьма сложен и строгое математическое описание этого процесса представляет большую трудность. Поэтому в литературе [4, 7] расчетные соотношения, связывающие количество удаленного вещества с режимом обработки и параметрами луча, приведены только для режима сублимации. Процессу обработки материала в режиме выброса дана лишь качественная оценка [5, 6, 8]. Экспериментально установлено, что в металлах наблюдается явление выброса частиц материала при удельной мощности электронного луча более 10 вт см причем скорость удаления материала на 1—2 порядка больше по сравнению с режимом сублимации. [c.31]

Действие глубокого вакуума способствует испарению металла. Приемлемыми металлами для использования в вакууме являются кобальт, никель, ниобий, тантал, молибден и вольфрам. Если нарушается термодинамическое равновесие металла с газовой фазой, то и на границе возникают процессы либо конденсации из паровой фазы, либо сублимация. [c.145]

Иногда потеря массы металла в вакууме происходит не только в результате собственно сублимации, но и вследствие гетерогенных реакций. Примером такой реакции является водяной цикл в вакуумных лампах накаливания с вольфрамовой нитью, обнаруженный впервые Ленгмюром. Сущность водяного цикла заключается во взаимодействии остаточных паров воды с раскаленным металлом, которое приводит к диссоциации воды и окислению вольфрама выделяющимся кислородом. Окисел вольфрама, имеющий большую, чем металл, упругость паров, осаждается на холодном баллоне лампы, где он восстанавливается до металла водородом — вторым продуктом термической диссоциации воды. Образующиеся при этом молекулы воды снова вступают в реакцию с раскаленной нитью, и весь процесс может продолжаться сколь угодно долго (при ограниченном количестве водяных паров в вакуумированном объеме). [c.414]

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]

При соприкосновении металла с кислородом последний может либо адсорбироваться на металлической поверхности, образуя пассивирующие слои, либо энергично реагировать с ней, образуя химические соединения. Для того чтобы решить вопрос о том, будет ли кислород реагировать с металлической поверхностью, надо знать, что легче электрону покинуть металлическую решетку и образовать адсорбированный ион кислорода, или атому металла оставить решетку и образовать металлический окисел. Тенденция к протеканию того или иного процесса зависит от отношения рабочей функции к теплоте сублимации [22]. Если это отношение (выраженное, например, в Электронвольтах) больше единицы, то металл-иону с термодинамической точки зрения легче покинуть металлическую решетку. Если оно меньше единицы, то электрону легче покинуть решетку, и в этом случае имеет место адсорбция кислорода и пассивирование поверхности. [c.8]

Для большинства технически важных металлов отношение рабочей функции к теплоте сублимации больше единицы, и термодинамически для них является более вероятным процесс образования химических соединений, а не адсорбционных пассивных слоев. [c.8]

Вопрос о том, как далеко пойдет разрушение металлической структуры, зависит от свойств образующихся пленок. Поэтому при большой термодинамической возможности для протекания процесса окисления некоторые металлы, как, например, алюминий, оказываются вследствие образования окис-ных пленок, тормозящих дальнейший процесс окисления, весьма устойчивыми в атмосфере влажного воздуха. Другие металлы, наоборот, при меньшей термодинамической возможности протекания процесса корродируют очень сильно. В этом отношении характерно поведение железа. Для него отношение рабочей функции к теплоте сублимации несколько больше единицы, что характерно для металлов, находящихся в пассивном состоянии. На самом же деле, как известно, железо в атмосферных условиях подвергается очень сильной коррозии. Однако следует заметить, что в сухом воздухе железо находится в пассивном состоянии и корродирует быстро лишь в присутствии паров воды. [c.8]

Известны способы нанесения износостойкого слоя твердых частиц карбидов путем напыления их на основной металл. Однако при этом прочность сцепления такого слоя с подложкой относительно невысокая. С целью упрочнения сцепления износостойкого напыленного слоя с подложкой применяют напайку на него жидкого припоя, хорошо смачивающего напыленные частицы и основной металл. Например, на низкоуглеродистую сталь путем плазменного напыления наносят износостойкий слой из смеси карбидов вольфрама W0 и Wj с микротвердостью частиц 1730—2490 кгс/мм. Такой слой представляет собой каркав из напыленных частиц, т. е. систему капилляров. В качестве припоя-связки применяют медь. Для сублимации и термической диссоциации окислов вольфрама с поверхности частиц карбидов напайку медью осуществляют в вакууме 1,5—2.10 мм рт. ст. Процесс пайки ведут при температуре 1150°С и заканчивают меньше, чем за 1 мин. [c.321]

Специальные исследования показали, что разрушающее действие сверхзвуковых плазменных струй на пластические материалы значительно слабее, чем на металлы. Так как основной причиной разрушения твердых тел под действием плазменной струи является их плавление и последующее удаление жидкой фазы из зоны поражения, то становится ясным факт уменьшения степени разрушения полимеров, которые при высоких температурах разрушаются в основном только вследствие сублимации. Поэтому использование плазменных струй для разрезания полимеров становится энергетически невыгодным процессом. [c.44]

Для металлов изменение давления меняет характер процесса перехода из одного состояния в другое. На рис. 1.10 схематично показано взаимо-положение агрегатных состояний металла в зависимости от температуры и давления. При значениях давления выше точки А переход вещества из твердого состояния в газообразное происходит через жидкое состояние. Если же значение давления оказывается ниже точки А, то происходит переход вещества из твердого состояния непосредственно в газообразное. Такой переход носит название сублимации (возгонки) 0а широко используется в микроэлектронике. [c.17]

Заканчивая данный раздел, следует отметить, что прочность межатомных связей, оцениваемая в первом приближении по температурам плавления металлов, а более точно, хотя тоже не полно, по энергиям связи (т. е. теплоте сублимации), является, в конечном счете, определяющим фактором в процессе эрозионного разрушения металлов и сплавов. [c.160]

На процесс сублимации металлов активно влияет поверхностная оксидная пленка металла. Пленка не является абсолютно плотной и содержит разного рода микронесплошности. При изотермическом отжиге в вакууме атомы летучего компонента проникают через эти дефекты и покидают поверхность металла, создавая за счет этого повышенную концентрацию вакансий в зоне дефекта. При слиянии вакансий образуются микропоры на границе раздела металл—оксид, что приводит к отслоению и разрушению пленки, увеличению площади дефекта. Также быстро испаряются атомы примесей, образуются микропоры и ускоряется процесс удаления пленки. [c.146]

Исследования А. В. Савицкого показали, что энергия активации процесса разрушения металлов и сплавов Ug по своей природе, по характеру влияния различных факторов соответствует не энергии самодиффузии, а энергии сублимации ( табл. 1), т. е. энергии разрыва мелотомных связей в решетке. Таким образом, энергия активации Uo является параметром, характеризующим силы связи в материале. [c.25]

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]

Испаряемость У2О5 в окислительных условиях очень высока, ЫЬгОб в этих же условиях абсолютно устойчива до 1350° С [7]. Процессы сублимации окислов металлов У группы в вакууме сложны и сопровождаются образованием полимеров в газовой фазе. Интенсивность процесса испарения в вакууме резко замедляется в ряду У—ЫЬ—Та, и состав пара сильно различается, что связано, согласно представлениям Н. А. Торопова и В. П. Барзаковского [7], с величинами свободных энергий образования конденсированных фаз. [c.258]

Рафинирование М. дестйлля-цией или сублимацией. Способ рафинирования М. сублимацией или дестил-ляцией основан на высокой упругости его паров в сравнении с упругостью паров железа, кремния, алюминия, меди, марганца и др. Процесс сублимации ведется в герметически закрытых железных ретортах при остаточном давлении 0,1—0,2 мм рт. ст. Темп-ра нижней части реторты, в к-рую загружаются чушки М., 580—600°. Темп-ра верхней части реторты-конденсатора — 450—550°. Полученный в конденсаторе металл или переплавляется в токе инертного газа или прессуется в прутки соответствующих размеров. Способ рафинировки М. дестилляцией под вакуумом или в токе инертного газа имеет преимущества перед рафинировкой М. сублимацией, т. к. позволяет получать металл в конденсаторе в расплавленном состоянии, однако аппаратурное оформление этого процесса вследствие необходимости работать при t° выше f° М. представляет еще известные трудности, над преодолением к-рых в настоящее время идет работа. [c.181]

С данным случаем приходится иметь дело при значительных нарушениях целостности упаковки (на 30—40%) или при непродолжительном межоперационном хранении металлоиздеяий, когда для защиты изделия достаточно нанесения на его поверхность ингибитора, а дополнительная герметизация упаковочным материалом экономически нецелесообразна. Поскольку большинство ингибиторов атмосферной коррозии металлов испаряется по типу сублимации, для количественного расчета потерь ингибитора в процессе хранения металлоизделий можно пользоваться уравнением Кнудсе-на — Ленгмюра [173] [c.158]

В уравнении С. И. Журкова предэкспоненциальный множитель и параметр имеют вполне определенный физичеекий смысл межатомные силы связи, определяющие энергию активации разрушения, отражает энергия сублимации — вполне определенная константа материала, а в уравнении (3.2) соответствующий коэффициент Ь представляет средневзвешенное значение эффективной (кажущейся) энергии активации процесса разрушения в пределах исследованных режимов службы металла. [c.70]

Результатами многочиеленных иеследований установлено [57], что существует температурно-силовая область работы металла,, в которой в полной мере подтверждаетея кинетическая концепция процесса разрушения энергия активации разрушения адекватна энергии сублимации, а предэкспоненциальный множитель уравнений (3.1) равен периоду тепловых колебаний атомов, т. е. два коэффициента уравнения (3.1) являются вполне определенными физическими константами материала. [c.121]

В зависимости от св-в полученных соединений этот процесс может приводить к интенсификации уноса массы. В случае карбидов Мо и W будет ускоряться абляция, так как карбиды утих металлов имеют lOMH-py плавления ниже теми-ры плавления чистого металла. В случае окислов Мо ]] W будет уогоряться сублимация в связи с высокой упругостью испарения окислов этих металлов при высоких темн-рах. [c.484]

В разбавленных растворах процесс смешивания для каждого растворенного атома можно представить как разрыв связей между одноименными атомами растворителя и образование связей типа атом растворенного ком- понента — атомы растворителя взаимодействием между атомами растворенного компонента при высоких разбавлениях можно пренебречь. Из этого следует, что в общем если en>eij и gjj eij, то должна кривая энтальпии раствора быть асимметрична с более положительной энтальпией на стороне, богатой компонентом /. Потенциалы парного взаимодействия чистых металлов можно оценивать по величине энтальпии сублимации, что должно наблюдаться в довольно большом количестве систем, перечисленных в приложениях XVHI—XXVH, однако здесь имеется много исключений и ясно, что во многих системах следует учитывать и другие факторы. Некоторые из них будут рассмотрены ниже. Наиболее затруднительно определение прочности связи между разноименными атомами. Если она велика (большая отрицательная величина Я ), то асимметрия кривой энтальпии определяется не соотношением между прочностью различного типа связей, а составом с максимальной энергией связи и, следовательно, максимальной отрицательной для жидкого сплава (и это обычно согласуется с картиной для твердого состояния), а не соотношением прочностей различных связей. Если тогда [c.52]

Это влияние водяного пара может быть объяснено образованием водорода в процессе реакции. Водород может ограничивать окисление металла, лежащего под слоем окиси, что будет опособствовать его сублимации пары металла в этом случае более легко достигают поверхности раздела окись — газ, не будучи окисленными в значительной мере. Они будут более энергично реагировать с газовой фазой и быстрое горение преждевременно охватит весь металл. Возможно, что в слое твердой фазы, играющей в известных случаях роль катализатора, по крайней мере, часть выделившегося водорода в свою очередь реагирует с окисью углерода, возникшей в процессе реакции [c.91]

В молекулярном масштабе — исследование зависимости скорости полирования металлов от силы связи атомов в кристаллической решетке. Прочность межатомных связей в решетке характеризуется теплотой сублимации. Данные, характеризующие зависимость скорости износа различных материалов при полировании от скрытой теплоты испарения (рис. 22), отражают хорошую корреляцию высокой величины SHepi nn испарения и низкой скорости полирования. Эта зависимость экспериментально показывает влияние на процесс трения силы межатомных связей в кристалличе-ской решетке. - [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...