Реферат: Аналіз розчинення азоту в рідких і тугоплавких металах при температурах до 3125К

(9)

де і характеризують швидкості прямого і зворотнього процесів. Тому що відповідно до закону Сівертса , то в стані рівноваги, звідки . Таким чином, кінетичне рівняння приймає вид:

(10)

де коефіцієнт швидкості хімічної реакції на поверхні рідкого металу; - константа Сівертса; і - площа й об'єм рідкого металу; і – рівноважна і поточна концентрації азоту в рідкому металі.

Тоді, після інтегрування, рішення рівняння (10) буде мати вид:

(11)

На підставі отриманих залежностей були визначені константи швидкості хіміко-абсорбційногопроцесу для різних парціальних тисків і температур, що приведені втаблиці 3. Із приведених у таблиці 3. даних походить, що зі збільшенням хімічної активності досліджуваних металів до азоту зменшується коефіцієнт масопередачі. У ряді металів Nb → V → Ti → Zr найбільш різке зменшення величини спостерігається при переході від ніобію до ванадію і титану – на два порядки, а найповільний процес розчинення азоту – у рідкому цирконії. При цьому величина залежить також і від температури розплаву. Збільшення температури приводить до зменшення сил хімічного зв'язку і, як наслідок, до збільшення . Отримані результати дозволяють нам висловити наступні припущення. Таблиця 3

Значення для різних металів

Метал
Nb	0.05-30	2923 3123	1.77 10-3 1.77 10-3
V	0.09-1	2273 2373	2.9 10-5 3.5 10-5
Ti	6.25-25	2273 2373	2.0 10-5 2.0 10-5
Zr	0.09-1	2273 2373	1.05 10-5 1.43 10-5

Азот як домішка проникнення, адсорбуючись на металі, насичує його зв'язки і, якоюсь мірою блокує поверхню, подібно поверхнево-активним речовинам. Природно, процес дифузії азоту в металі не припиняється, але він іде з меншою швидкістю, чим насичення зв'язків азот-метал. Тому в поверхневому шарі, який можна порівняти з дифузійним шаром, відбувається накопичення азоту. При підвищенні парціальних тисків і температури, азот як би проштовхується через бар'єрний шар і конвективними потоками розноситься по всьому об’єму металу.

Виходячи з викладеного, ми припускаємо, що стадією всього процесу, що лімітує, розчинення азоту у високореакційних металах є хіміко адсорбційна ланка.

4. Загальні висновки

1. Проведено систематичні дослідження розчинності азоту в чистих ванадії, ніобії, у сплавах Fe-V і Fe-Nb у широкому інтервалі температур і парціальних тисків газу. Отримано основні термодинамічні величини, що описують процес розчинення азоту в досліджених системах у залежності від температури, парціального тиску й концентрації легуючого елемента в сплаві.

2. Показано, що теплота змішання в залізованадієвих і залізоніобієвих сплавах збільшується за абсолютною величиною з підвищенням концентрації легуючих елементів. Величина теплоти змішання для цих сплавів у всьому концентраційному інтервалі залишається негативною величиною, що говорить про екзотермічний характер процесу.