Глава II. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ
СПЛАВОВ
При эксплуатации нагревателей
высокая жаростойкость является более важным свойством, чем высокое
электрическое сопротивление. Чтобы определить факторы, обусловливающие
высокую жаростойкость сплавов, необходимо, на основании имеющихся данных,
проанализировать вначале общую физическую картину процесса окисления,
рассмотреть основные стадии окисления и оценить значимость каждой из
них.
1. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОКИСЛЕНИЯ СПЛАВОВ
Окисление металлов в газовых
средах (газовая коррозия) относится к наиболее распространеннрму в
практике виду химической коррозии. Газовая коррозия сплавов представляет
сложный и многостадийный кристаллохимический процесс, который изучен еще
недостаточно. Круг вопросов, характеризующих этот процесс, настолько широк
и многообразен, что вся проблема окисления пока делится на составные
части: адсорбция, зародышеобразование, образование тонких окисных пленок,
рост толстых окисных слоев (окалины), адгезия, диффузионная
проницаемость окислов, пластичность окалины и т.д.
Все научные исследования
направлены к расшифровке механизма окисления на атомарном уровне. В этой
связи наиболее ясной представляется начальная стадия взаимодействия
металла с кислородом - адсорбция. В литературе в настоящее время
встречаются разные определения адсорбции. Для рассматриваемого случая
пригодно одно из последних универсальных определений: адсорбция -
концентрирование (сгущение) какого - либо вещества в пограничном слое у
поверхности раздела двух фаз.
Экспериментально установлены два
вида адсорбции: физическая (молекулярная, Ван-дер-Ваальсова) и
химическая (хемосорбция или хемисорб-ция). Физическая адсорбция состоит в
закреплении молекул кислорода (в общем случае любого окислителя на
поверхности металла, которое осуществляется за счет сил Ван-дер-Ваальса.
Притяжение молекул кислорода объясняют тем, что поверхностные атомы
металла, в отличие от расположенных внутри, находятся в неуравновешенном
поле сил и поэтому проявляют тенденцию обрести недостающую связь с любым
веществом вне твердого тела.
Физическая адсорбция в чистом виде
имеет место только в условиях термодинамической неустойчивости окисла
металла, когда давление окислителя ниже давления диссоциации окисла. Для
благородных металлов это условие выполняется при обычных температурах
в атмосфере воздуха, для неблагородных металлов эти условия можно создать
искусственно в специальных средах (например, в атмосфере
водорода).
Нет необходимости останавливаться
на всех особенностях физической адсорбции, отметим лишь, что степень
заполненности поверхности металла адсорбированными молекулами кислорода
(определяемая гравиметрическим или объемнометрическим методами) зависит от
температуры и давления газа, а также от кристаллографической
ориентации
