Влияние температуры на скорость окисления металлов на воздухе — КиберПедия 

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Влияние температуры на скорость окисления металлов на воздухе

2017-11-17 606
Влияние температуры на скорость окисления металлов на воздухе 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Цель работы

Изучить температурную зависимость скорости окисления металлов на воздухе.

 

Теоретическое введение

Температура оказывает существенное влияние на интенсивность процесса коррозии металлов в газах. С повышением температуры скорость газовой коррозии всегда (за исключением некоторых частных случаев) значительно увеличивается, несмотря на уменьшение ее термодинамической возможности. Для наиболее распространенного процесса газовой коррозии – реакции окисления металла кислородом

(25)

термодинамическая возможность может быть определена по изменению энергии Гиббса Δ GT (уравнение изотермы Вант-Гоффа):

(26)

где - стандартное изменение энергии Гиббса (Δ GT при Р O2 = 1,013·105 Па = 1 атм); R = 8,314 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная; Т – температура, К; Кр – константа равновесия; О2 )р и Р О2 – парциальное давление кислорода, отвечающее равновесному (упругость диссоциации оксида) и исходному состоянию системы соответственно (для воздуха Р О2 = 0,213·105 Па = 0,21 атм).

Любой самопроизвольный процесс сопровождается убылью величины Δ GTGT < 0). Как следует из уравнения 26, окисление возможно при соблюдении условия: Р О2 > О2 )р.

Температурная зависимость скорости окисления металлов обычно выражается экспоненциальным уравнением Аррениуса:

K = K 0exp(- Q / RT) (27)

или

D = D 0exp(- QD / RT), (27’)

где K – константа скорости химической реакции (при кинетическом контроле процесса окисления); D – коэффициент диффузии иона кислорода (или иона металла) или эффективный коэффициент диффузии (при диффузионном контроле); Q и QD – энергия активации химической реакция и диффузии соответственно; K 0 и D 0 имеют смысл константы скорости и коэффициента диффузии при Т → ∞; R = 8,314 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная.

Следует однако отметить, что соотношение между скоростью газовой коррозии и температурой может быть нарушено или осложнено при возникновении колебаний температуры, применении попеременного нагрева и охлаждения, вызывающих разрушение оксидных пленок из-за возникновения значительных внутренних напряжений. Кроме того, зависимости (27) и (27’) могут осложняться в том случае, когда металлы образуют два или более оксидов, отвечающих различным температурным интервалам, а также при наличии структурных изменений, происходящих в металле при нагреве (магнитных и аллотропических превращений и др.). При этом температурная зависимость может быть представлена выражением типа:

K = K 01exp(- Q 1/ RT) + K 02exp(- Q 2/ RT) + … (28)

После логарифмирования уравнение (27) (или 27’) преобразуется к виду

ln K = ln K 0Q / RT. (29)

Построение гранка в координатах ln K = f(1/ T) дает прямую или в ряде случаев ломаную линию, каждый излом которой соответствует отмеченным ранее изменениям, имеющим место в металле или прилегающей к нему оксидной пленке. Тангенс угла наклона этой прямой (с положительным направлением оси 1/ T), определяемый соотношением

tgα = - Q / R, (30)

дает возможность определить энергию активации процесса, а экстраполяция на бесконечно большую температуру (Т → ∞) – значение K 0 из соотношения

ln K = ln K 0 (при 1/ T = 0 в уравнении 29). (31)

Влияние температуры на скорость окисления металлов может быть определено по изменению каких-либо физических параметров образцов, например, таких как масса, электросопротивление и других, зависящих от количества оксидной фазы на (в) образце, изменения его геометрических размеров (в результате окисления), при испытании в печи при нескольких температурах в течение определенного времени. Однако применение гравиметрического метода и метода измерения электросопротивления имеет ограничения: первый не пригоден в случае образования на образце частично возгоняющихся оксидов (например MoO3 и WO3), второй не применим для сплавов, имеющих различные скорости окисления компонентов, а также для систем, в которых при нагреве могут протекать процессы структурной релаксации.

 


Поделиться с друзьями:

Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...

Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.007 с.