Кинетика реакционной диффузии в бинарных системах при образовании многофазных продуктов

• Автор: Арутюнян, А.В.
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ереван
• Количество страниц: 184 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Литературный обзор по кинетике реакционной

диффузии в бинарной системе

I. Изотермическая реакционная диффузия при

неограниченной скорости подачи реагента .

2. Изотермическая реакционная диффузия при

ограниченной скорости подачи реагента .

3. Методы определения диффузионных и кинетических констант из экспериментальных данных

4. Неизотермическое реагирование металлов

с неметаллами .

ГЛАВА П. Кинетика реакционной диффузии при неогра
ниченной скорости подачи диффундирующего
компонента.
I. Нестационарный анализ кинетики реакционной
диффузии в многофазной бинарной системе .
2. Квазистационарный анализ кинетики реакционной диффузии в многофазной системе .
3. Роль стефановского потока и изменение объема
конденсированной фазы при реакционной диффузии
4. Сопоставление результатов расчетов с
экспериментальными данными.
ГЛАВА Ш. Закономерности реакционной диффузии при
ограниченной скорости подачи диффундирующего компонента.
I. Общая постановка задачи .
2. Образование твердого раствора
3. Образование однослойной пленки
4. Образование двухслойной пленки .
5. Анализ и интерпретация результатов
некоторых экспериментальных работ
ГЛАВА 1У. Неиэотермическая реакционная диффузия
в бинарной системе .
I. Неиэотермическая реакционная диффузия
в многофазной системе
2. Воспламенение частицы металла при
образовании твердого раствора
3. Воспламенение частицы металла при одновременном образовании слоя продукта и твердого раствора
ЛИТЕРАТУРА


Большинство выдвигаемых теорий носят гипотетический характер и пригодны для обоснования кинетических закономерностей лишь в некоторых конкретных системах металл газ. Основная причина незавершенности и недостаточной строгости этих теоретических моделей заключается, в первую очередь, в самом подходе статистическом описания процесса. В нем содержатся немало предположений, нуждающиеся в более строгом обосновании, поскольку они связаны с описанием достаточно сложных явлений, происходящих в твердом теле перенос разноименных зарядов под действием электрического поля, изменение кристаллической структуры и т. Наиболее значительные успехи в области нахождения кинетических закономерностей реакционной диффузии были связаны с применением феноменологического подхода. Значительный вклад в развитие этого подхода был внесен Я. И.Френкелем в работе 2. В ней в достаточно ясной форме раскрывается суть феноменологического подхода при описании диффузионного взаимодействия металла с газом. С концентрация диффундирующего элемента в образовавшейся фазе, X его коэффициент диффузии, время, X пространственная координата в направлении диффузии. Полученное подобным путем решение диффузионной задачи позволило установить зависимость концентрации диффундирующего элемента от пространственной координаты и времени, после чего нахождение кинетического закона взаимодействия не представляло особых затруднений. Применительно к процессам реакционной диффузии предложенный в 2 феноменологический подход получил свое дальнейшее развитие в монографии Зайта 5. В ней, в частности, было показано, что решение уравнения 1. Отмечалось, что выполнение параболического закона, в свою очередь, является прямым доказательством диффузионноконтролируемого механизма протекания процесса. В 5 Зайт продемонстрировал, что вывод параболического закона роста диффузионных слоев основан на решение уравнения 1. Больцмана. Ее смысл заключается в том, что при определенных начальных и граничных условиях решение уравнения диффузии зависимость С от переменных X и включает переменные X и Ь только в виде определенной комбинации ХГЕ . Это позволяет преобразовать уравнение 1. Изложенные результаты были подтверждены в работах Н. М.Родигина , В. Т.Борисова, В. М.Голикова, Г. Н.Дубинина . В работе получено, что при образовании многофазной диффузионной зоны параболический закон выполняется для скорости перемещения всех межфазных границ, толщин растущих фаз и изменения общей массы продуктов. Аналогичные зависимости были получены авторами работы , в которой дополнительно учитывался, что помимо об
разования слоев химических соединений с металлом, реагент может растворяться в нем. Проведенный в приближенный анализ полученных решений позволил в некоторых случаях существенно облегчить необходимые вычисления. При теоретическом рассмотрении кинетических закономерностей реакционной диффузии в литературе немаловажная роль отведена приближению установившегося или квазистационарного режима диффузии ,,. Оно позволяет существенно упростить математический аппарат описания процесса и облегчает нахождение решений диффузионной задачи. Согласно развитым в ,, представлениям, применимость квазистационарного приближения оправдывается в тех случаях, когда образовавшиеся в диффузионной зоне фазы имеют узкие области гомогенности. В подобных случаях принимается, что концентрация реагента в пределах кавдой фазы не меняется во времени и является функцией только пространственной координаты. При этом для образцов полуограниченной протяженности размеры образца значительно превосходят общую толщину диффузионной зоны обычно пользуются линейным распределением концентрации в пределах каждой фазы . Для симметричных образцов конечного размера цилиндр, шар и т. Для установления кинетических закономерностей роста фаз при реакционной диффузии в системе металл газ В. И.Архаров воспользовался линейным распределением концентрации реагента внутри каждого слоя. С использованием несложных соотношений баланса массы на межфазных границах было показано, что для рассмотренного случая параболический закон выполняется для роста каждого слоя в отдельности.