32. Вычисление k d – коэффициента взаимной диффузии кислорода и металла в окисле.

Измерение коэффициента диффузии. Один из наиболее простых методов измерения коэффициента диффузии был предложен Лошмидтом (1870 г.). Прибор, использованный им, состоит из двух трубок, поставленных одна над другой и соединенных краном. В опыте самого Лошмидта трубки имели длину около 500 см и диаметр 2,6 см.

При закрытом кране трубки наполняются исследуемыми газами. Для того чтобы смешение при диффузии не ускорялось действием силы тяжести, более тяжелый из газов вводится в нижнюю трубку, а более легкий — в верхнюю.

Если теперь открыть кран, то начнется проникновение одного газа в другой путем диффузии. Через определенное время кран снова закрывается и производится анализ получившейся смеси (достаточно, конечно, анализировать содержимое только одной трубки). Из данных анализа, времени опыта и из геометрических размеров прибора можно вычислить коэффициент диффузии одного газа в другой.

Опыт, проведенный в подобном приборе с водородом и углекислым газом, показал, например, что за тридцать минут, в течение которых кран был открыт, в нижнюю трубку проникло лишь около 33% водорода. Наглядное свидетельство медленности процесса диффузии при нормальном давлении!

Опыты, выполненные на описанной установке, показали также, что коэффициент диффузии слабо зависит от концентрации компонентов в смеси. Это показывает, что уравнение, из которого следует, что коэффициент диффузии должен сильно зависеть от концентрации, не вполне точно.

33. 1-ая теория уменьшения дефектности окисла основного металла.

По теории концентрация дефектов в решетке окислов изменяется только ири введении ионов другой валентности. Согласно работам кафедры коррозии металлов МИСиС, замена в окисле катионов основного металла катионами добавки с той же валентностью может изменить концентрацию катионных вакансий, а следовательно, и скорость окисления основного металла в случае замещения катионных вакансий нонами добавки это более вероятно, если радиус иона добавки г1 меньше радиуса иона основного металла например при введении магния г1 = 0,78A) в железо, окисляющееся до FeO (/ == 0,83A). 

34. 2-ая теория образования защитного окисла легирующего элемента.

суть: защитный оксид препятствует окислению основного метала

легирующий элемент должен отвечать требованиям:

1. образование оксида легир элемента должно быть термодинамически более выгодно чем образование оксида основного металла.

если условие не выполняется то оксид легирующего элемента будет восстанавливаться основным металлом.

2. легирующий элемент должен быть растворим в основ металле. Это обеспечивает равномерное распределение его атомов в объеме металла, а значит и на поверхности. В результате оксидная пленка будет сплошной.

3. ионы легир элемента должен иметь меньшие размеры в сравнении с ионами осн металл. Это условия обеспечит облегчение диффузию ионов легирования к поверхности основного металла и затруднит диффузию ионов основ металла в оксид. пленки, образованной легир элементом.

4. оксид легир элемента должен иметь выс. температуру плавления и температуру кипения, а также не образования легкоплав. эвтектик с др. оксидами. Это обеспечивает сохранение оксида при выс темпер в твердой фазе, если бы он был в жидком состоянии то облегчил бы диффузионные процессы