Перенос ионов и электронов через границу раздела твердых тел при реакционной диффузии

• Автор: Лисовских, Владимир Григорьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 97 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава I. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕРЕХОДА ИОНОВ И ЭЛЖТРОНОВ ЧЕРЕЗ МЕЖФАЗНЫЕ ГРАНИЦЫ ПРИ РЕАКЦИОННОЙ ДИФФУЗИИ.

1.1. Природа и строение энергетического барьера

на границе металлокалина

1.2. Уравнение перехода ионов и электронов

через границу металлокалина.

1.3. Модель межфазной границы металлоксид .

1.4. Применение уравнения перехода ионов и электронов для описания линейного

закона окалинообразования

Выводы .
Глава П. КИНЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ ПЕРЕНОСА ИОНОВ И ЭЛЕКТРОНОВ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ФАЗ И ДИФФУЗИИ В ОБЪЕМЕ
2.1. Уравнение окалинообразования для стехиометрической окалины с катионноэлектронной проводимостью .
2.2. Уравнение окалинообразования для нестехиометрической окалины со смешанной проводимостью
2.3. Учет влияния шероховатости поверхности фаз
на кинетику окалинообразования .
Выводы .
Глава Ш. АНАЛИЗ КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОКАЛИНООБРАЗОВАНИЯ ПРИ РЕАКЦИОННОЙ ДИФФУЗИИ .
3.1. Влияние состояния металла на линейный закон
окалинообразования в системе железокислород
3.2. Кинетические затруднения окалинообразования
в системе металл Сы.халькоген
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


По современным представлениям коррозию определяют как самопроизвольный процесс разрушения металлов в результате физикохимического воздействия на них сред. Если в результате такого взаимодействия на металле образуется плотная защитная пленка, то процесс будем называть окалинообразованием, а саму защитную пленку окалиной. Базой для таких методик является изучение процессов окисления металлов в модельных условиях 1. Если процесс идет по электрохимическому механизму, то наибольшая информация о таком процессе может быть получена с
применением электрохимических методов исследования. Классическим примером соединения электрохимических методов исследования с электрохимической кинетикой являются работы Вагнера I, 2. В настоящее время рядом исследователей накоплен большой экспериментальный материал по влиянию процессов переноса ионов и электронов на окисление металлов. Из них заслуживают особого внимания эксперименты по влиянию состояния поверхности металла фазовые превращения, степень деформации и шероховатости, кристаллографическая ориентация, степень загрязненности и т. При взаимодействии металла со средой на поверхности образуются, в зависимости от условий, различные пленки . Поскольку при твердофазных реакциях реагенты обычно не бывают смешаны в атомном масштабе как в жидкостях и газах, то скорость роста таких пленок зависит в общем случае не только от скорости самой химической реакции, но также и от условий переноса вещества к месту реакции, кроме того, она часто является зависящей от скорости образования зародышей новой фазы. Принято делить пленки по толщине на толстые от 0 нм и выше и тонкие менее 0 нм. Ь Ке , КР соответственно, постоянные линейного и параболического законов линейная и параболическая константы окисления Ь0, 0 значения , в момент времени Ь 0. Уравнение I описывает в самом общем случае стационарные процессы, скорость которых определяется явлениями, происходящими на границе металлпленка или пленкасреда. Параболический закон 2 описывает процесс роста пленки, лимитируемый переносом через нее заряженных частиц. Уравнение 3 описывает более сложный процесс, в котором поверхностные и объемные эффекты сравнимы по величине. Отклонение от линейного и параболического законов могут быть следствием побочных явлений например, повторяющиеся процессы растрескивания и залечивания пленок. КрК соответствующие константы в уравнениях. Уравнения 46 могут быть получены в рамках формализма КабрерыМотта, учитывающего слой пространственного заряда в поверхностных областях пленки которым пренебрегают при описании кинетики роста толстых пленок. Учет этого заряда позволяет в принципе рассчитать распределение электрического потенциала и его влияние на перенос заряженных частиц через пленку. В дальнейшем пространственным зарядом будем пренебрегать, рассматривая только кинетику роста толстых пленок. В процессе взаимодействия металла со средой при окалинообразовании различают поверхностные и объемные эффекты. К поверхностным относятся явления, идущие на границе фаз металлокалина и окалинасреда, а тленно диссоциация молекул среды при одновременной хемосорбции образовавшихся атомов внедрение хемосорбированных атомов в решетку окалины переход металла в форме ионов и электронов из фазы металл в кристаллическую решетку окалины реакции между ионами среды и металла на границе металлокалина и окалинасреда рост и уничтожение зародышей новых фаз. К объемным относятся явления, идущие в объеме окалины, как то перенос заряженных частиц в тонких слоях окалины, вызванный объемными зарядами и электрическими полями, созданными хемосорбцией образование кристаллических зародышей окалины перенос заряженных частиц через окалину. Ясно, что должно входить в фундаментальные уравнения, описывающие окалинообразование. Уайтли высказал предположение, что в ряде случаев скорость реакции на одной из фазовых границ может быть сравнима со скоростью диффузии реагентов через окалину. Позднее Эванс дал первое количественное описание кинетики такого процесса. Фишбек пришел к аналогичному уравнению несколько иным путем. Пусть за промежуток времени Ф окалина достигла толщины .