Физическое моделирование процессов на контактах льда и металлических сооружений

• Автор: Писарев, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 25.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л. Современные достижения в изучении процессов, протекающих во

1 Л. 1. Процессы разрушения металлических конструкций в

криолитозоне

1Л.2. Эффект ускорения химических реакций в замороженных

водных растворах

1Л.З. Методы исследования кинетики процессов в льдонасыщенных
системах
1Л.4. Современные представления о механизмах химических
процессов во льду
1.2. Структурно-чувствительные физические свойства льда
1.2.1. Структура ледяной кристаллической решётки
1.2.2. Точечные дефекты
1.2.3. Электрические и диэлектрические параметры льда разной структуры
1.3. Выводы к первой главе
ГЛАВА
ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Лабораторные условия
2.1.1. Способы приготовления опытного льда
2.1.2. Измерительные приборы и аппаратура
2.2. Техника исследования коррозии медного проводника в замороженном водном растворе 3-х валентного хлорного железа

2.2.1. Описание методики исследования
2.2.2. Экспериментальная установка
2.3. Техника исследования кинетики коррозии тонких плёнок металлов
на контакте со льдом
2.3.1. Описание методики исследования 5
2.3.2. Экспериментальная установка
2.3.3. Способ получения в вакуумном посту ВУП-5 и некоторые свойства тонких плёнок металлов меди, алюминия, железа и серебра
2.4. Методики исследования структурно-чувствительных свойств льда
2.4.1. Электропроводность и низкочастотная диэлектрическая проницаемость
2.4.2. Дифференциальный термический анализ
2.4.3. Экзоэмиссия газа с поверхности льда в вакууме
2.5. Выводы ко второй главе
ГЛАВА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1 Электрическое сопротивление медного проводника при коррозии в
замороженном водном растворе 3-х валентного хлорного железа
3.2 Кинетика коррозии тонких плёнок металлов на контакте со льдом
3.2.1 Экспериментальные кривые электропроводности
металлических плёнок алюминия, меди, железа и серебра при термостимулированных преобразованиях аморфного льда
3.2.2 Электрическое сопротивление медной плёнки в процессе коррозии при «температурном отжиге» аморфного льда
3.2.3 Электропроводность медной плёнки в процессе коррозии в экзотермических условиях и при «температурном отжиге» аморфного льда
3.2.4 Влияние электрического поля на процесс термостимулированной коррозии металлической плёнки в аморфном льду
3.3 Коррозия медной плёнки при кристаллизации воды на её поверхности
3.4 Результаты исследований структурно-чувствительных физических свойств льда
3.4.1 Дифференциальный термический анализ аморфного льда при нагревании
3.4.2 Низкочастотная электропроводность конденсаторов заполненных аморфным льдом
3.4.3 Экзоэмиссия газа с поверхности льда в вакууме
3.5 Выводы к третьей главе
ГЛАВА
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1 Сравнение процессов термостимулированной коррозии металлических плёнок алюминия, меди, железа и серебра на контакте
со льдом
4.2 Особенности температурных зависимостей скорости термостимулированной коррозии алюминиевых и медных плёнок
4.3 Эффект ускорения коррозии медной плёнки при кристаллизации воды
на её поверхности
4.4 Механизм ускорения коррозии в льдонасыщенных системах
4.5 Выводы к четвёртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.2. Структурно-чувствительные физические свойства льда
1.2.1. Структура ледяной кристаллической решётки
Известно, что многие свойства льда определяются структурными особенностями ледяной кристаллической решётки. Поэтому обзор знаний о структуре кристаллической решётки важен, для разработки преставлений о механизмах химических процессов во льду. Экспериментальным исследованиям атомно-молекулярной структуры льда, а также связи структуры с физическими свойствами, такими как электропроводность, диэлектрическая проницаемость, пластичность, оптические свойства и многих других структурно-чувствительных свойств посвящено многочисленное количество основополагающих научных трудов [92-102]. Современные знания о морфологическом строении льда основаны на достоверных экспериментальных данных дифракционных (рентгеноструктурный анализ, дифракция электронов и нейтронов) и различных спектроскопических методов исследования твёрдого тела. Методы дифракционного анализа представляют строение, положения и ориентации молекул воды во льду виде дифракционных картин. Пользуясь спектроскопическими методами, по поглощению сканирующего излучения определяют колебательные и вращательные спектры, которые показывают типы химических межатомных и межмолекулярных связей.
Лёд образуется при охлаждении воды, обладает молекулярной кристаллической или аморфной структурой. Трехатоыная молекула воды состоит из иона кислорода, к электронной оболочке которого приближены два протона Н+ на расстоянии 0,96А. В связь между атомами вовлекаются 2р электроны атома О и 1в электроны атомов Н. Так как протоны приближены к атому кислорода, между ними возникают силы отталкивания, в результате устанавливается угол в молекуле воды Н-О-Н в 104,5° , который оказывается близким к тетраэдрическому. Нейтральная молекула воды может быть представлена в виде тетраэдра, локализация зарядов, в вершинах которого