Металлический водород

Существуют и другие подходы к теории твердых растворов водорода в металлах. Так, в [38] излагается теория таких растворов, исходя из модели, в которой водород присутствует в металле в виде протонов, а силы притяжения в основном имеют характер упругого взаимодействия. Протонная модель применялась в тех или иных видах к теории растворов водород — палладий в ряде работ (ом., например, [39, 40]). В некоторых из них учитывается заполнение электронной энергетической полосы металла электронами, отдаваемыми атомами водорода при их растворении. Были попытки объяснить связь между протонами в фазах с большой плотностью водорода аналогией с металлическим водородом, где протоны связаны обменными силами, обусловленными электронами [37]. [c.197]

Полиморфные превращения могут сопровождаться изменением характера хим. связи и свойств. Напр., при высоких давлениях в нек-рых полупроводниках (6е, 81) перекрытие и перестройка внеш, электронных оболочек атомов приводит к металлич. модификации. При давлении 2-10 Па возможно возникновение металлического водорода, при 5-10 Па — металлич. Аг, Хе. [c.26]

Однако, рассматривая с позиции этой теории экспериментальные данные по рассеиванию, можно видеть, что при конечных размерах ядра иона существенным становится и вклад от малых к. По-видимому, теория пригодна только для металлического водорода в жидком состоянии и при высокой плотности. [c.31]

Конечно, создать и поддерживать такое давление трудно и непрактично. Существует, однако, вероятность того, что ввиду большой разницы удельных объемов молекулярной и атомарной фаз последняя может сохраниться и при снятии давления в виде метастабильной фазы (как, например, алмаз, являющийся в обычных условиях метастабильной фазой углерода). Предлагались также разные способы получения непосредственно металлического водорода из газовой фазы без применения высоких давлений (адсорбция на углероде, конденсация в сильном магнитном поле и др.). Однако пока вопрос о существовании метастабильной [c.324]

Высказывалась идея об обходе трудностей, связанных с получением металлического водорода, посредством создания гидридов, т. е. соединений металлов с водородом. В фононном энергетическом спектре таких веществ возможны ветви, соответствующие в основном колебаниям протонов и обладающие высокими частотами. Однако гидриды являются диэлектриками. Поэтому были предприняты попытки использовать хорошую растворимость водорода в некоторых металлах, особенно в платине. Поскольку естественная растворимость все же недостаточна, то путем специальных методов создавались метастабильные твердые растворы с повышенной концентрацией водорода. Хотя эти вещества были сверхпроводниками, но они имели 7, < 10 К. Возможно, что взаимодействие электронов с высокочастотными колебаниями протонов по каким-то причинам является слабым. [c.325]

В настоящее время такие вещества неизвестны и, конечно, неясно, удастся ли их создать. Как уже отмечалось, их скорее всего следует искать среди соединений, включающих переходные металлы (а также близкие к ним, типа Си, Ag, Аи) или редкоземельные элементы, для того чтобы валентная зона могла образоваться из слабо перекрывающихся <1- или /-оболочек атомов. В этом случае возможно возникновение тяжелых дырок. Поиск таких соединений непростая задача. К тому же, как уже отмечалось, помимо большой массы дырок, для получения больших Т, нужно, чтобы плотность носителей была не слишком мала, а диэлектрическая проницаемость не слишком велика. Однако, с другой стороны, здесь нет нужды в высоких давлениях и нет вопроса об устойчивости метастабильной металлической фазы, как в металлическом водороде. [c.326]

Под криогенными сталями и сплавами подразумевают металлические материалы для машин и оборудования, предназначенные для получения, перево,зки и хранения сжиженных газов и, следовательно, эксплуатируемых до температур кипения кислорода (— 183°С), азота (—196 С), неона (—247°С), водорода (—253°С) и гелия (—269°С), а также сжиженных углеводородов (метила, бутана и др.), температура кипения которых лежит в интервале от —80 до —180°С. [c.498]

На свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них постоянных примесей (вредных — серы, фосфора, кислорода, азота, водорода полезных — кремния, марганца и др.). Эти примеси могут попадать в сплав из природных соединений (руд), например, сера и фосфор из металлического лома — хром, никель и др. в процессе раскисления — кремний и марганец. [c.14]

Схема возникновения и механизма действия блуждающих токов была приведена на рис. 260. Блуждающие токи обусловлены утечками тягового тока с рельсов электротранспорта, работающего на постоянном токе. Почва является при этом шунтирующим проводником и в зависимости от величины электросопротивления рельсов и грунта ток, иногда весьма значительной силы (до десятков и сотен ампер) проходит по земле. Встречая на своем пути подземное металлическое сооружение (например, трубопровод или кабель) ток входит в него (в этой зоне имеет место катодный процесс, который приводит к подщелачиванию грунта, а иногда и выделению водорода) и течет по нему, пока не встретятся благоприятные условия его возвращения на рельсы. В месте стенания тока с сооружения происходит усиленное анодное растворение металла, прямо пропорциональное величине тока. Блуждающие токи имеют радиус действия до десятков километров в сторону от токонесущих конструкций, например, рельсовых путей. [c.390]

Медь и богатые медью сплавы также подвержены водородной коррозии или так называемой водородной хрупкости. Явление водородной хрупкости меди связано с восстановлением содержащихся в ней и распределенных по границам зерен включений закиси меди. Последняя при взаимодействии с водородом восстанавливается до металлической по реакции [c.152]

Коррозия металлов и сплавов газообразными хлором н хлористым водородом при высоких температурах, как это показали работы X. Л. Цейтлина, принципиально отличается от действия других газовых сред на металлические поверхности. В зависимости от природы металла при какой-то определенной температуре начинает протекать экзотермическая реакция, приводящая к резкому повышению температуры и очень сильной коррозии. Так как скорость реакции выделения тепла превосходит скорость его отвода, то металлы в токе хлора могут сгореть. [c.157]

Медь подвергается сильной коррозии и при действии газовых сред — хлор, бром, йод, пары серы, сероводород, углекислота разрушают медь. В особенности интенсивная коррозия меди имеет место при действии на нее водорода при высоких температурах. Этот вид разрушения известен под названием водородной болезни . Технические марки меди всегда загрязнены примесью закиси меди, которая при взаимодействии с водородом восстанавливается до металлической с образованием паров воды. Образующиеся при указанной реакции пары воды стремятся выделиться и нарушают связь между отдельными кристаллитами металла, вследствие чего медь становится хрупкой, дает трещины и не выдерживает динамических нагрузок. С повышением температуры водородная хрупкость меди увеличивается (рис. 174). [c.249]

При газовой сварке используют теплоту пламени, полученную от сгорания газа (ацетилена, водорода и др.) в струе кислорода. В процессе сварки добавляют присадочный материал в виде металлического прутка (черт. 269), который под действием температуры плавится и заполняет зазор в стыке соединяемых деталей. Наплавленный металл затвердевает и образует шов сварного соединения. [c.122]

Скоростью, с которой атомы Наде рекомбинируют друг с другом или с Н , образуя Hj, обусловлена каталитическими свойствами поверхности электрода. Если электрод является хорошим катализатором (например, платина или железо), водородное перенапряжение невелико, тогда как для слабых катализаторов (ртуть, свинец) характерны высокие значения перенапряжения. При добавлении в электролит какого-либо каталитического яда, например сероводорода или соединений мышьяка или фосфора, уменьшается скорость образования молекулярного Hj и возрастает адсорбция атомов водорода на поверхности электрода . Повышенная концентрация водорода на поверхности металла облегчает проникновение атомов водорода в металлическую решетку, что вызывает водородное охрупчивание (потерю пластичности) и может привести к внезапному растрескиванию (водородное растрескивание) некоторых напряженных высокопрочных сплавов на основе железа (см. разд. 7..4). Каталитические яды увеличивают абсорбцию водорода, выделяющегося на поверхности металла в результате поляризации внешним током или коррозионной реакции. Это осложняет эксплуатацию трубопроводов из низколегированных сталей в некоторых рассолах в буровых скважинах, содержащих сероводород. Небольшая общая коррозия приводит к выделению водорода, который внедряется в напряженную сталь и вызывает водородное растрескивание. В отсутствие сероводорода общая коррозия не сопровождается водородным растрескиванием. Высокопрочные стали из-за своей ограниченной пластичности более подвержены водородному ра- [c.58]

Мартенситные нержавеющие и дисперсионно-твердеющие стали, термообработанные с целью получения предела текучести- олее 1,24 МПа, самопроизвольно растрескиваются в атмосфере, солевом тумане или при погружении в водные среды, даже если они не находятся в контакте с другими металлами [55—58]. Лопасти воздушного компрессора из мартенситной нержавеющей стали [59 ] разрушались вдоль передней кромки, где были велики остаточные напряжения и конденсировалась влага. Для сверхпрочных мартенситных нержавеющих сталей с 12 % Сг, которые находились в морской атмосфере под напряжением, составляющим 75 % от предела текучести, срок службы не превышал 10 дней [60]. Приведенные данные получили разнообразные объяснения, однако они убедительно доказывают, что сталь в указанных случаях разрушается в результате или водородного растрескивания, или КРН. При наличии в стали высоких напряжений, она может растрескиваться в воде без внедрения водорода, который образуется при взаимодействии воды с металлом. По-видимому, в этом случае вода непосредственно адсорбируется на поверхности и уменьшает прочность металлических связей в степени, достаточной для зарождения трещин (адсорбционное растрескивание под напряжением). [c.320]

Для увеличения степени черноты поверхностей мягких металлов типа никеля используется метод втирания. Матированную п отожженную в водороде металлическую ленту протягивают через ванну с пастой следующего весового состава частей стеарина, 2 — графитового порошка и I часть ламповой сажи. [c.110]

Установлено, что при увеличении содержания углерода прочность и твердость железа увеличиваются, то есть несмотря на то, что в стали содержится большое количество металлических и неметаллических элементов марганец, кремний, фосфор, сера, хром, никель, медь, азот, кислород или водород, решающую роль в превращении железа в сталь играет именно углерод [37]. Например, для стали У7А (содержание углерода 0,63- 0,73 %) предел прочности при растяжении 650 МПа, относительное удлинение 18 %, в отожженном состоянии НВ 180 [15]. [c.66]

Особый интерес к соединениям внедрения водорода с металлами возник в связи с широко обсуждавшейся перспективой моделировать таким путем состояние металлического водорода, в котором предполагалась возможность сверхпроводящего перехода при высокой критической техмпературе. [c.21]

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВОДОРОД — совокупность фаз высокого давления водорода, обладающих металлич, свойствами. Возможность перехода водорода в метал- лич. фазу была впервые теоретически рассмотрена Ю. Вигнером и X. Б. Хантингтоном в 1935 [1]. В дальнейшем по мере развития методов электронной теории металлов ур-ние состояния металлич. фаз водорода исследовалось теоретически. На рис. 1 приведена фасован диаграмма, полученная путём синтеза результатов этих расчётов с эксперим. и теоретич. данными по ур-нию состояния молекулярного водорода [2]. При атм. давлении и низких темп-рах водород существует в виде диэлектрич. молекулярного кристалла, при повышении давления происходит переход в кристаллик. металлич. состояние. При этом в зависимости от темп-ры возможны 3 фазы М. в. При темп-ре Г = о К и давлении р = 300—100 ГПа металлизация [c.109]

Трудность расчетов для твердого водорода связана с тем, что в отличие от всех остальных элементов его ионы не имеют электронных оболочек и являются просто протонами. Ввиду этого для водорода псевдопотенциал совпадает с реальным кулоновским потенциалом и не является малым ( 14.2). Обычно расчеты металлического водорода основываются на приближении сильно сжатого вещества ( 14.4). Однако получаемые при этом ряды сходятся недостаточно быстро, так что не удается выбрать наиболее энергетически выгодную структуру и решить вопрос о возможности метастабильного состояния. В то же время сильное электрон-ионное взаимодействие означает и сильное электрон-фо-нонное взаимодействие, что может привести к некоторому увеличению X в формуле (16.103). Весьма предварительные расчеты приводят к 100—200 К [177]. [c.325]

Существует еще одна теоретическая возможность, использующая, по сути дела, те же преимущества, которыми обладает металлический водород (Абрикосов, 1978) [178]. Речь идет о создании вещества, которое можно назвать металлический экситоний . Представим себе четный металл, содержащий равное число электронов и дырок. Если в силу особенностей энергетического спектра масса дырок будет значительно больше массы электронов ), то их потенциальная энергия превзойдет их кинетическую энергию. При этом дырки станут классическими объектами и образуют периодическую сверхструктуру, т. е. решетку в решетке Херринг, 1968 см. в [179]). Периоды такой сверхструктуры определяются плотностью электронов и дырок и не обязаны совпадать с периодами основной решетки. Для устойчивости дырочной решетки нужно, чтобы амплитуда нулевых колебаний дырок была значительно меньше (не более 1/5) периода решетки. [c.325]

В результате получается вещество , очень напоминающее металлический водород, но с заменой протонов на тяжелые дырки (в работе [178] предложено называть его металлическим эксито-нием). В таком веществе могут распространяться фононы . Их скорость будет определяться массой дырок, которая в благоприятном случае может быть порядка 10—20 т, т. е. в 100 раз меньше массы протона. При не слишком малой плотности электронов и дырок это может привести к значению в формуле (16.103), в 10 раз большему по сравнению с значением для водорода. Правда, вследствие того что металлический экситоний образуется не в вакууме, а в реальном веществе, кулоновское взаимодействие, лежащее в основе вообще всех взаимодействий, может быть заметно ослаблено наличием большой диэлектрической проницаемости (речь идет, конечно, о той ее части, которая не включает свободные носители). Последняя определяется далекими зонами и может быть оценена, если известен полный энергетический спектр. Большая диэлектрическая проницаемость обычно является следствием наличия малых энергетических щелей (как у известных полупроводников Се, 51 и др., а также полуметаллов В1, 5Ь и др.). [c.326]

Металлический водород. Несмотря на то, что металлическая модификация водорода не известна, Вигнер и Хантингтон ) определили [c.386]

Бериллий. Поскольку такое свойство атомов, как поперечное сечение захвата, не зависит от состояния, в каком находится элемент, то Осри. ктнн в ядерной промышленности применяют в металлическом виде и в виде соединений с кислородом, углеродом и водородом (оксиды, карбиды н [идриды бериллия). [c.558]

Горячие трещины в отливках возникают в процессе кристаллизации и усадки металла при переходе из жидкого состояния в тве при температуре близкой к температуре солидуса. Горячие трещ..иы проходят по границам кристаллов и имеют окисленную поверхность. Склонность сплавов к образованию горячих трещин увеличивается при наличии неметаллических включений, газов (водорода, кислорода), серы и других примесей. Кроме того, образование горячих трещин вызывают резкие переходы от тонкой части отливки к толстой, острые углы, выступающие части и т. д. Высокая температура заливки способствует увеличению зерна металлической структуры и увеличению перепада температур в отдельных частях отливки, что повышает вероятность образования трещин. [c.126]

Для всех сталей и сплавов, помимо указанных выше способов, рекомендуется также способ, основанный на восстановлении окислов атомарным водородом. В этом случае образцы после испытания погружают в ванну с расплавленным металлическим натрием, через который непрерывно продувают сухой аммиак. Температура расплава 350—420° С, длительность процесса 1—2 ч. Выбранный режим обработки необходимо проверять на неокис-ленном образце. Контрольный неокисленный образец не должен изменять свою массу в течение времени, соответствующего выбранному режиму удаления продуктов окисления. [c.441]

Одно из принципиальных различий между этими двумя механизмами коррозии металлов заключается в том, что при электрохимической коррозии одновременно происходят два процесса окислительный (растворение металла на одном участке) и восстановительный (выделение катиона из раствора, восстановление кислорода и других окислителей на другом участке металла). Например, в результате растворения цинка в серной кислоте образуются ионы цинка и выделяется газообразный водород при действии воды железо переходит в окисное или гидроокис-ное состояние и восстанавливается кислород с образованием гидроксильных иоиов. При химической коррозии разрушение металлической пoвeJЗXнo ти осуществляется без разделения на отдельные стадии и, кроме того, продукты коррозии образуются непосредственно на тех участках поверхности металла, где происходит его разрушение. [c.6]

Г. В. Акимов указывал, что тонкая иленка электролита представляет собой слабое препятствие для ироиикповения кислорода из атмосферы воздуха к корродирующей металлической по-верхност . Это обстоятельство обусловливает очень интенсивное иоступление кислорода на катодные участки металла. В условиях коррозионного процесса с выделением водорода кислородная и водородная деполлризашо протекают параллельно и независимо друг от друга. [c.173]

Часто каталитические свойства металла или сплава зависят от их способности хемосорбировать определенные компоненты среды. Поэтому неудивительно, что переходные металлы обычно являются хорошими катализаторами и что электронные конфигурации в сплавах, благоприятствующие каталитической активности и пассивации, сходны между собой. Например, если палладий, содержащий 0,6 d-электронных вакансий на атом в металлическом состоянии, катодно насыщен водородом, он теряет свою каталитическую активность для ор/по-па/>а-водородной конверсии [59] d-уровень заполнен электронами растворенного водорода, и металл не может больше хемосорбировать водород. По каталитической эффективности Pd—Au-сплавы аналогичны палладию, пока не достигнут критический состав 60 ат. % Аи. При этом и большем содержании золота сплав становится слабым катализатором. Золото, будучи непереходным металлом, снабжает электронами незаполненный уровень палладия магнитные измерения подтверждают, что d-уровень заполнен при критической концентрации золота. Результаты исследований каталитического влияния медно-никелевых сплавов различного состава на реакцию 2ННа представлены на рис. 5.17. При 60 ат. % Си и [c.98]

Иногда. считают, что КРН высокопрочных сталей с твердостью Яр > 40 (см. табл. 7.1) в воде или влажном воздухе вызвано водородом, образующимся в результате реакции НаО с железом. Однако зависимость времени до разрушения от приложенного потенциала (рис. 7.13) показывает, что в кипящем 3 % растворе Na l растрескивание происходит только при потенциалах выше критического —0,4 0,02 В и ниже —1,1 В внутри этой области потенциалов металл сохраняет устойчивость к растрескиванию. По некоторым причинам разрушение при высоких потенциалах легче объяснить КРН, вызванным, например, адсорбирующейся водой, разрушающей металлические связи, тогда как разрушение [c.151]

Блуждающими токами называют токи утечки из электрических цепей или любые токи, попадающие в землю от внешних источников. Попадая в металлические конструкции, они вызывают коррозию в местах выхода из металла в почву или воду. Обычно природные токи в земле не опасны в коррозионном отношении — они слишком малы и действуют кратковременно. Переменный ток вызывает меньшие разрушения, чем постоянный, а токи высокой частоты обусловливают большие разрушения, чем токи низкой частоты. По данным Джонса [1], возрастание коррозии углеродистой стали в 0,1 н. Na l, вызванное токами частотой 60 Гц и плотностью 300 А/м, незначительно, если раствор аэрирован, и в несколько раз выше (хотя и относительно низкое) в деаэрированном растворе. Возможно, в аэрированном растворе скорости обратимых или частично обратимых анодной и катодной реакций симметричны по отношению к наложенному переменному потенциалу, а в деаэрированном они несимметричны, главным образом вследствие реакции выделения водорода. Подсчитано, что коррозия стали, свинца или меди в распространенных коррозионных средах под действием переменного тока частотой 60 Гц не превышает 1 % от разрушений, вызванных постоянным током той же силы [2, 3]. [c.209]

При коррозионных процессах, протекающих в этих закрытых стальных системах, весь растворенный кислород потребляется в начальный период времени,и после этого коррозия становится незначительной на весь дальнейший срок службы металлического оборудования. Продолжающееся некоторое взаимодействие стали с водой приводит к образованию водорода. Следовые количества газообразных углеводородов, которые образуются при реакции содержащихся в стали карбидов с водой, придают ему характерный запах. Установлено, что выделение водорода можно свести к минимуму, добавляя в воду NaOH (или NajPOJ до достижения pH = 8,5 [9]. [c.278]

Особенно титан чувствителен к водороду, с которым он образует гидриды TiHj TiHi,75 разлагающиеся при высокой температуре, а при кристаллизации образуются игольчатые кристаллы, которые нарушают связь между металлическими зернами титана (замедленное разрушение). [c.388]

Каждому из металлических включений и термодинамически неоднородных участков соответствуют свои равновесные потенциалы катодных и анодных реакций и своя поляризуемость. Результирующая скорость коррозии поверхности определяется соотношением токов ионизации восстановления на всех микро5 астках поверхности. Если в результате катодной реакции наблюдается процесс восстановления ионов водорода (Н +2еО Н2), то коррозию называют коррозией с водородной деполяризацией, а если молекул кислорода, то называют коррозией с кислородной деполяризагдией (02+2Н20+4е<->40Н ). [c.147]

На рисунке 107 изображена одна из возможных конструкций термоядерной (водородной) бомбы с прочной металлической оболочкой, термоядерным горючим и атомным запалом (детонатором). В качестве ядер-ного горючего используются изотопы водорода iD —дейтерий, Д —тритий, а также литий sLi . Запал, зажигающий термоядерную реакцию, представляет обычную атомную бомбу, изготовленную из делящихся материалов Запал располагается в середине бомбы и окружается термоядерным горючим. [c.328]

Другим фактором, затрудняющим перемещение дислокаций, является легирование твердых тел примесями. Известно, что малые добавки примесных атомбв улучшают качество технических сплавов. Так, добавки ванадия, циркония, церия улучшают структуру и свойства стали, рений устраняет хрупкость вольфрама и молибдена. Это, как говорят, полезные примеси, но есть примеси п вредные, которые иногда даже в незначительных количествах делают, например, металлические изделия совсем непригодными для эксплуатации. Так, очистка меди от висмута, а титана — от водорода привела к тому, что исчезла хрупкость этих металлов. Олово, цинк, тантал, вольфрам, молибден, цирконий, очищенные от примесей до 10 —10" % их общего содержания, которые до очистки были хрупкими, стали вполне пластичными. Их можно ковать на глубоком холоде, раскатывать в тонкую фольгу при комнатной температуре. [c.135]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...