Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана
Представлены результаты экспериментальных исследований кинетики растворения водорода и азота в дисперсном титане. Изучено влияние газов, растворенных в титане, на кинетику низко- и высокотемпературного окисления дисперсного титана в различных окислительных средах. Представлена методика определения к...
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут газу НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103967 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана / Н.Х. Копыт, Т.П. Садлий, В.В. Калинчак, Л.Г. Милова, Н.Н. Копыт // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 1. — С. 30-34. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-103967 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1039672016-06-28T03:02:36Z Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана Копыт, Н.Х. Садлий, Т.П. Калинчак, В.В. Милова, Л.Г. Копыт, Н.Н. Переработка сырья и ресурсосбережение Представлены результаты экспериментальных исследований кинетики растворения водорода и азота в дисперсном титане. Изучено влияние газов, растворенных в титане, на кинетику низко- и высокотемпературного окисления дисперсного титана в различных окислительных средах. Представлена методика определения коэффициентов диффузии и энергии активации по кинетическим зависимостям растворения и окисления. Представлено результати експериментальних досліджень кінетики розчинення водню та азоту в дисперсному титані. Вивчено вплив газів, розчинених у титані, на кінетику низько- та високотемпературного окислення дисперсного титану в різних окислю-вальних середовищах. Представлено методику визначення коефіцієнтів дифузії та енергії активації за кінетичними залежностями розчинення та окислення. The results of hydrogen and nitrogen in titanium dissolution kinetics experimental investigation are conducted. The influence of the gases dissolved in titanium on disperse titanium low and highly temperature oxidation in various oxidizing environments is investigated. The diffusion coefficient and activation energy determination method by kinetic dependences of dissolution and oxidation isproposed. 2010 Article Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана / Н.Х. Копыт, Т.П. Садлий, В.В. Калинчак, Л.Г. Милова, Н.Н. Копыт // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 1. — С. 30-34. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103967 669.295:542.74 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Переработка сырья и ресурсосбережение Переработка сырья и ресурсосбережение |
| spellingShingle |
Переработка сырья и ресурсосбережение Переработка сырья и ресурсосбережение Копыт, Н.Х. Садлий, Т.П. Калинчак, В.В. Милова, Л.Г. Копыт, Н.Н. Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Представлены результаты экспериментальных исследований кинетики растворения водорода и азота в дисперсном титане. Изучено влияние газов, растворенных в титане, на кинетику низко- и высокотемпературного окисления дисперсного титана в различных окислительных средах. Представлена методика определения коэффициентов диффузии и энергии активации по кинетическим зависимостям растворения и окисления. |
| format |
Article |
| author |
Копыт, Н.Х. Садлий, Т.П. Калинчак, В.В. Милова, Л.Г. Копыт, Н.Н. |
| author_facet |
Копыт, Н.Х. Садлий, Т.П. Калинчак, В.В. Милова, Л.Г. Копыт, Н.Н. |
| author_sort |
Копыт, Н.Х. |
| title |
Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана |
| title_short |
Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана |
| title_full |
Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана |
| title_fullStr |
Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана |
| title_full_unstemmed |
Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана |
| title_sort |
влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Переработка сырья и ресурсосбережение |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103967 |
| citation_txt |
Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана / Н.Х. Копыт, Т.П. Садлий, В.В. Калинчак, Л.Г. Милова, Н.Н. Копыт // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 1. — С. 30-34. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT kopytnh vliânierastvorennyhgazovnaénergetičeskieharakteristikititana AT sadlijtp vliânierastvorennyhgazovnaénergetičeskieharakteristikititana AT kalinčakvv vliânierastvorennyhgazovnaénergetičeskieharakteristikititana AT milovalg vliânierastvorennyhgazovnaénergetičeskieharakteristikititana AT kopytnn vliânierastvorennyhgazovnaénergetičeskieharakteristikititana |
| first_indexed |
2025-07-07T14:37:07Z |
| last_indexed |
2025-07-07T14:37:07Z |
| _version_ |
1836999275745116160 |
| fulltext |
Èññëåäîâàíèå ãîðåíèÿ ãåòåðîãåííûõ ñèñ-
òåì, ñîñòîÿùèõ èç ìåòàëëè÷åñêèõ ÷àñòèö è
îêèñëèòåëÿ, èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ íàóêè
è ìíîãèõ îòðàñëåé ñîâðåìåííîé òåõíèêè. Ðàçðà-
áîòêà íîâûõ ñõåì è òèïîâ äâèãàòåëåé, ñîâåð-
øåíñòâîâàíèå èõ ðàáîòû è ïîâûøåíèå ýôôåê-
òèâíîñòè èñïîëüçóåìûõ òîïëèâ, ðàçðàáîòêà íî-
âûõ âçðûâ÷àòûõ âåùåñòâ è íîâûõ âûñîêîêàëî-
ðèéíûõ òîïëèâ ïðèâîäÿò ê íåîáõîäèìîñòè
óãëóáëåííîãî èññëåäîâàíèÿ ãåòåðîãåííîãî ãîðå-
íèÿ âçâåñåé òâåðäîãî ãîðþ÷åãî, èññëåäîâàíèÿ
ÿâëåíèé âçðûâà, äåòîíàöèè è äðóãèõ ãàçîäèíà-
ìè÷åñêèõ ÿâëåíèé â ãàçîâçâåñÿõ.
Ïðàâèëüíàÿ îðãàíèçàöèÿ îñíîâíûõ ðàáî÷èõ
ïðîöåññîâ ïðè ñæèãàíèè äèñïåðãèðîâàííûõ
òâåðäûõ òîïëèâ ïîçâîëÿåò ýêîíîìèòü ïðèðîä-
íûå ýíåðãåòè÷åñêèå ðåñóðñû è ïîëó÷àòü ýíåð-
ãèþ â òàêîì âèäå, â êàêîì îíà íàèáîëåå óäîáíà
äëÿ òåõ èëè èíûõ öåëåé. Ïîâûøåíèå ýôôåêòèâ-
íîñòè èñïîëüçîâàíèÿ òîïëèâà èìååò ïåðâîñòå-
ïåííîå çíà÷åíèå äëÿ ðåøåíèÿ òàêîé î÷åíü âàæ-
íîé ïðîáëåìû ñîâðåìåííîñòè, êàê óìåíüøåíèå
çàãðÿçíåíèÿ âîçäóøíîãî áàññåéíà. Âçàèìîñâÿçü
ýòèõ âîïðîñîâ îáóñëîâëåíà òåì, ÷òî ïðè ïîâû-
øåíèè ýôôåêòèâíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ òîïëèâà
áîëüøîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèþ ïîë-
íîòû ñãîðàíèÿ. Ýòî ïîçâîëÿåò óñòðàíèòü èëè
óìåíüøèòü çàãðÿçíåíèå âîçäóøíîãî áàññåéíà
òîêñè÷íûìè îêñèäàìè óãëåðîäà è àçîòà, ñàæåé
è äðóãèìè âðåäíûìè âûáðîñàìè.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðè èçó÷åíèè ãîðåíèÿ
àýðîâçâåñè ó÷èòûâàþò âëèÿíèå ïðîöåññîâ, ïðî-
èñõîäÿùèõ ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå íà ïî-
âåðõíîñòè ÷àñòèö. Îäíàêî, ìíîãèå ìåòàëëû, èñ-
ïîëüçóåìûå â ìåòàëëóðãèè, ïèðîòåõíèêå è ðà-
êåòíîé òåõíèêå, ðàñòâîðÿþò â ñåáå â îùóòèìûõ
êîëè÷åñòâàõ ðàçëè÷íûå ãàçû, êîòîðûå èçìåíÿþò
ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ýòèõ ìåòàëëîâ è
èõ ïîâåðõíîñòåé. Ñðåäè òàêèõ ìåòàëëîâ òèòàí
çàñëóæèâàåò îñîáîå âíèìàíèå, ïîñêîëüêó îí
øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ â ïðîìûøëåííîñòè, à äèñ-
ïåðãèðîâàííûé òèòàí ñòàë îäíèì èç âàæíûõ
êîìïîíåíòîâ òâåðäûõ òîïëèâ.
Âçàèìîäåéñòâèå òèòàíà ñ ãàçàìè ìîæåò ïðî-
òåêàòü â ðàçëè÷íûõ ãàçîâûõ ñðåäàõ ïðè ðàçíûõ
òåìïåðàòóðàõ. Â ðåçóëüòàòå òàêîãî âçàèìîäåéñò-
âèÿ îáðàçóþòñÿ õèìè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, òâåð-
äûå ðàñòâîðû, ÷òî ïðèâîäèò ê ãëóáîêèì èçìåíå-
íèÿì â ìåòàëëå è åãî ñòðîåíèè, à òàêæå òåõíî-
ëîãè÷åñêèõ è ýêñïëóàòàöèîííûõ ñâîéñòâ, õà-
ðàêòåðèñòèê âîñïëàìåíåíèÿ è ãîðåíèÿ.
Âçàèìîäåéñòâèå ìåòàëëîâ ñ ãàçàìè â áîëü-
øîé ñòåïåíè çàâèñèò îò ñâîéñòâ îáðàçîâàâøèõñÿ
ïðîäóêòîâ, â ÷àñòíîñòè, îò èõ òåðìîäèíàìè÷å-
ñêîé ñòàáèëüíîñòè, îñîáåííîñòè êðèñòàëëè÷åñêî-
ãî ñòðîåíèÿ. Âçàèìîäåéñòâèå òèòàíà ñ ãàçàìè
ïðîèñõîäèò â ñëåäóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè:
à) äèññîöèàöèÿ ìîëåêóë ãàçà íà ïîâåðõíîñòè ìå-
òàëëà, ñîðáöèÿ àòîìîâ ãàçà ïîâåðõíîñòüþ ìåòàë-
ëà, îáðàçîâàíèå ìîíîìîëåêóëÿðíîãî ñëîÿ ãàçà íà
ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà; á) âûäåëåíèå àòîìîâ ãàçà
èç àäñîðáöèîííîãî ñëîÿ; â) äèôôóçèÿ ãàçà, òî
åñòü ïðîõîæäåíèå àòîìîâ ãàçà ÷åðåç êðèñòàëëè-
÷åñêóþ ðåøåòêó ìåòàëëà; ã) ïåðåõîä àòîìîâ ãàçà
30 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1
ÓÄÊ 669.295:542.74
Âëèÿíèå ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ
íà ýíåðãåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè òèòàíà
Êîïûò Í.Õ., Ñàäëèé Ò.Ï.,
Êàëèí÷àê Â.Â., Ìèëîâà Ë.Ã., Êîïûò Í.Í.
Îäåññêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò
Ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé êèíåòèêè ðàñòâîðåíèÿ âî-
äîðîäà è àçîòà â äèñïåðñíîì òèòàíå. Èçó÷åíî âëèÿíèå ãàçîâ, ðàñòâîðåííûõ â òèòàíå,
íà êèíåòèêó íèçêî- è âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî îêèñëåíèÿ äèñïåðñíîãî òèòàíà â ðàçëè÷-
íûõ îêèñëèòåëüíûõ ñðåäàõ. Ïðåäñòàâëåíà ìåòîäèêà îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ äèô-
ôóçèè è ýíåðãèè àêòèâàöèè ïî êèíåòè÷åñêèì çàâèñèìîñòÿì ðàñòâîðåíèÿ è îêèñëåíèÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: îêèñëåíèå äèñïåðñíîãî òèòàíà, êèíåòèêà ðàñòâîðåíèÿ ãàçîâ, âîäîðîä, àçîò.
Ïðåäñòàâëåíî ðåçóëüòàòè åêñïåðèìåíòàëüíèõ äîñë³äæåíü ê³íåòèêè ðîç÷èíåííÿ âîäíþ
òà àçîòó â äèñïåðñíîìó òèòàí³. Âèâ÷åíî âïëèâ ãàç³â, ðîç÷èíåíèõ ó òèòàí³, íà ê³íåòèêó
íèçüêî- òà âèñîêîòåìïåðàòóðíîãî îêèñëåííÿ äèñïåðñíîãî òèòàíó â ð³çíèõ îêèñëþ-
âàëüíèõ ñåðåäîâèùàõ. Ïðåäñòàâëåíî ìåòîäèêó âèçíà÷åííÿ êîåô³ö³ºíò³â äèôó糿 òà
åíåð㳿 àêòèâàö³¿ çà ê³íåòè÷íèìè çàëåæíîñòÿìè ðîç÷èíåííÿ òà îêèñëåííÿ.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: îêèñëåííÿ äèñïåðñíîãî òèòàíó, ê³íåòèêà ðîç÷èíåííÿ ãàç³â, âîäåíü, àçîò.
� Êîïûò Í.Õ., Ñàäëèé Ò.Ï., Êàëèí÷àê Â.Â., Ìèëîâà Ë.Ã., Êîïûò Í.Í., 2010
â ðàñòâîð, òî åñòü ñîáñòâåííî ðàñòâîðåíèå ãàçà
â ìåòàëëå.
Ýíåðãèÿ äèññîöèàöèè ìîëåêóë âîäîðîäà —
43,6.104, àçîòà — 94,5.104 Äæ/ìîëü. Äèôôó-
çèÿ ãàçà ÷åðåç ìåòàëë ÿâëÿåòñÿ ñëåäóþùåé çà
äèññîöèàöèåé ñòàäèåé, ïðåäøåñòâóþùåé ðàñòâî-
ðåíèþ ãàçà â ìåòàëëå.
Åñëè â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå ìåòàëëà
îòñóòñòâóþò òàêèå äåôåêòû, êàê âàêàíñèè àòî-
ìîâ ìåòàëëà, òî äèôôóçèÿ ãàçà â ìåòàëëå íå
ìîæåò èäòè ïî âàêàíñèîííîìó ìåõàíèçìó, à
òîëüêî ïî ìåõàíèçìó âíåäðåíèÿ. Òèòàí ñóùåñò-
âóåò â âèäå äâóõ àëëîòðîïè÷åñêèõ ìîäèôèêà-
öèé: íèæå òåìïåðàòóðû 1155 Ê — óñòîé÷èâàÿ
�-ôîðìà ñ ãåêñàãîíàëüíîé ïëîòíîóïàêîâàííîé
ðåøåòêîé (à = 0,2951 íì, ñ = 0,4679 íì), âûøå
ýòîé òåìïåðàòóðû — �-ôîðìà ñ êóáè÷åñêîé îáú-
åìíî-öåíòðèðîâàííîé ðåøåòêîé (à = 0,3269 íì).
Äèôôóçèÿ ïî ìåõàíèçìó âíåäðåíèÿ ìîæåò ïðî-
èñõîäèòü òîëüêî â òîì ñëó÷àå, åñëè ðàçìåð âíå-
äðÿåìîãî â êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó ìåòàëëà
àòîìà ãàçà íàìíîãî ìåíüøå ðàññòîÿíèÿ ìåæäó
àòîìàìè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ìåòàëëà.
Äèàìåòðû àòîìîâ âîäîðîäà, àçîòà è êèñëîðîäà
— ñîîòâåòñòâåííî 0,078; 0,175; 0,186 íì [1, 2].
Ñëåäîâàòåëüíî, âîäîðîä, àçîò è êèñëîðîä ñïî-
ñîáíû äèôôóíäèðîâàòü â òèòàí è îáðàçîâûâàòü
òâåðäûå ðàñòâîðû âíåäðåíèÿ.
Ñëåäóþùèì ýòàïîì ÿâëÿåòñÿ ðàñòâîðåíèå
ãàçà â ìåòàëëå. ×àñòü àòîìîâ ãàçà, äèôôóíäè-
ðóþùèõ ÷åðåç ìåòàëë, çàäåðæèâàåòñÿ â åãî êðè-
ñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå. Ñêîðîñòü ðàñòâîðåíèÿ
ìîæåò îãðàíè÷èâàòüñÿ äèôôóçèîííûì ïðîöåñ-
ñîì èëè ìåäëåííîé ñòàäèåé ðåàêöèè íà ïîâåðõ-
íîñòè òàêîé, êàê äèññîöèàöèÿ ìîëåêóë âîäîðî-
äà. Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû óâåëè÷èâàåò ñêî-
ðîñòü ðåàêöèè. Àçîò, êàê è âîäîðîä, â áîëüøèõ
êîëè÷åñòâàõ ðàñòâîðÿåòñÿ â �-ìîäèôèêàöèè òè-
òàíà. Ïðè òåìïåðàòóðàõ äî 1125 Ê ñëîé íèòðè-
äà íà ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà íå îáíàðóæèâàåòñÿ,
à åñëè îí è îáðàçóåòñÿ, òî áûñòðî ðàñòâîðÿåòñÿ
â ìåòàëëå. Ðàñòâîðåíèå àçîòà â òèòàíå ïðîòåêà-
åò çíà÷èòåëüíî ìåäëåííåå, ÷åì âîäîðîäà.  èí-
òåðâàëå 800–1125 Ê âçàèìîäåéñòâèå òèòàíà ñ
àçîòîì ïîä÷èíÿåòñÿ ïàðàáîëè÷åñêîìó çàêîíó.
Ìàêñèìàëüíàÿ ðàñòâîðèìîñòü âîäîðîäà â
�-òèòàíå — 0,17, �-òèòàíå — 4 % (ìàñ.). Ïðè
âçàèìîäåéñòâèè òèòàíà ñ âîäîðîäîì ïðîèñõîäèò
îáðàçîâàíèå òâåðäîãî ðàñòâîðà âíåäðåíèÿ âîäîðî-
äà â òèòàíå, àòîìû âîäîðîäà ðàñïîëàãàþòñÿ â
ìåæäîóçëèÿõ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè òèòàíà.
Ïðè äàëüíåéøåì âçàèìîäåéñòâèè âîäîðîäà ñ òèòà-
íîì íàðÿäó ñ îáðàçîâàíèåì òâåðäîãî ðàñòâîðà èäåò
õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ òèòàíà ñ âî-
äîðîäîì ñ îáðàçîâàíèåì ãèäðèäà òèòàíà TiH2.
Äëÿ êîëè÷åñòâåííûõ îöåíîê ñêîðîñòåé ãî-
ðåíèÿ, îñîáåííî îêèñëåíèÿ ÷àñòèö ìåòàëëîâ
ïðè îòíîñèòåëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, ïðè
îöåíêå âëèÿíèÿ ðàñòâîðåííûõ âîäîðîäà è àçîòà
íà ïðåäïëàìåííûå ïðîöåññû è òåìïåðàòóðó âîñ-
ïëàìåíåíèÿ íåîáõîäèìî çíàòü âåëè÷èíó ñêîðî-
ñòè äèôôóçèè ïðîöåññà ðàñòâîðåíèÿ âîäîðîäà è
àçîòà â òèòàíå. Ïðîâåäåíî: èññëåäîâàíèå êèíå-
òèêè ðàñòâîðåíèÿ âîäîðîäà â òèòàíå ïðè ïàðöè-
àëüíûõ äàâëåíèÿõ âîäîðîäà (6,6; 13,2; 19,7;
26,4).103 Ïà è òåìïåðàòóðå 673 Ê; èññëåäîâàíèå
êèíåòèêè ðàñòâîðåíèÿ âîäîðîäà â òèòàíå ïðè
òåìïåðàòóðàõ 523, 573, 623 Ê è ïîñòîÿííîì
ïàðöèàëüíîì äàâëåíèè P = 26,4.103 Ïà; îïðåäå-
ëåíèå êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè ïðè ðàñòâîðå-
íèè âîäîðîäà â äèñïåðñíîì òèòàíå; èññëåäîâà-
íèå âëèÿíèÿ ðàñòâîðåííîãî â ðàçíûõ ìàññîâûõ
êîíöåíòðàöèÿõ (0,1; 0,15; 0,2) âîäîðîäà íà
ïðåäïëàìåííûå ïðîöåññû, òåìïåðàòóðó âîñïëà-
ìåíåíèÿ äèñïåðñíîãî òèòàíà è âðåìÿ èíäóêöèè.
Ãàçû â îïðåäåëåííûõ êîëè÷åñòâàõ ââîäè-
ëèñü â äèñïåðñíûé ìåòàëë íà ñïåöèàëüíîé óñòà-
íîâêå, ïðèíöèï ðàáîòû êîòîðîé îñíîâàí íà ïî-
ãëîùåíèè ãàçîâ ïîðîøêàìè ìåòàëëîâ ïðè îïðå-
äåëåííîé òåìïåðàòóðå è ïðåäâàðèòåëüíîì âà-
êóóìèðîâàíèè ïîðîøêîâ. Óñòàíîâêà ñîñòîèò èç
÷åòûðåõ îñíîâíûõ óçëîâ: ñèñòåìû äëÿ ñîçäàíèÿ
âàêóóìà; ñèñòåìû äëÿ ïîäà÷è ðàñòâîðÿåìîãî ãà-
çà (âîäîðîäà è àçîòà); ðåàêöèîííîãî ñîñóäà; èç-
ìåðèòåëüíîé ñèñòåìû äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîëè÷å-
ñòâà ðàñòâîðåííîãî ãàçà â òèòàíå.
Òèòàí óæå ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ðàñ-
òâîðÿåò â ñåáå âîäîðîä. Ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðà-
òóðû îñíîâíîå âëèÿíèå îêàçûâàåò íå êàòàëèòè-
÷åñêàÿ äèññîöèàöèÿ, à òåïëîâàÿ. Ñêîðîñòü ðàñ-
òâîðåíèÿ âîäîðîäà â äèñïåðñíîì òèòàíå ïîâû-
øàåòñÿ ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè
ïðîâîäèëîñü èññëåäîâàíèå êèíåòèêè ðàñòâîðå-
íèÿ âîäîðîäà â òèòàíå ïðè òåìïåðàòóðàõ 523,
573, 623 Ê è ïàðöèàëüíîì äàâëåíèè âîäîðîäà
26,4.103 Ïà (ðèñ.1).
Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïðîöåññà ðàñòâîðåíèÿ
âîäîðîäà â òèòàíå èçìåíÿëàñü îò äåñÿòêîâ ñå-
êóíä äî 300 ñ. Èç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ
ïîëó÷åíû êîýôôèöèåíòû äèôôóçèè âîäîðîäà â
òèòàí ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ, ì2/c: D523 =
4,8.10–14; D573 = 7,4.10–13; D623 = 2,2.10–12.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1 31
Ðèñ.1. Êèíåòèêà ðàñòâîðåíèÿ âîäîðîäà â äèñïåðñíîì òèòàíå
ïðè ïîñòîÿííîì ïàðöèàëüíîì äàâëåíèè âîäîðîäà 26,4.103 Ïà
è ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ, Ê: 1 — 623; 2 — 573; 3 — 523.
Èç çàâèñèìîñòè ln D = f(1/T) îïðåäåëåíà
ýíåðãèÿ àêòèâàöèè ðàñòâîðåíèÿ âîäîðîäà â äèñ-
ïåðñíîì òèòàíå: Å = (52,2 � 2).103 Äæ/ìîëü.
Àçîò íà÷èíàåò çàìåòíî ðåàãèðîâàòü ñ òèòà-
íîì ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå 900 Ê, êàê è âîäî-
ðîä, ðàñòâîðÿÿñü â áîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ è îáðà-
çóÿ ÒiN. Äî 1100 Ê ñëîé íèòðèäà íà ïîâåðõíî-
ñòè ìåòàëëà íå îáíàðóæèâàåòñÿ, òàê êàê àçîò áû-
ñòðî ðàñòâîðÿåòñÿ â ìåòàëëå. Ïðè 1000–1200 Ê
ïîÿâëÿåòñÿ òîíêèé íèòðèäíûé ñëîé, êîòîðûé íå
ïðåäîõðàíÿåò ìåòàëë îò îêèñëåíèÿ, òàê êàê îê-
ñèäû òèòàíà áîëåå ñòàáèëüíû, ÷åì åãî íèòðèä.
Ðåàêöèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ äèñïåðñíîãî òèòàíà ñ
àçîòîì ïðîòåêàåò çíà÷èòåëüíî ìåäëåííåå, ÷åì ñ
âîäîðîäîì. Âñëåäñòâèå îáðàçîâàíèÿ íèòðèäíîé
ïëåíêè äàâëåíèå àçîòà íå îêàçûâàåò âëèÿíèÿ íà
ðàñòâîðèìîñòü ãàçà â òèòàíå. Ïðè 800–1100 Ê
âçàèìîäåéñòâèå òèòàíà ñ àçîòîì ïîä÷èíÿåòñÿ ïà-
ðàáîëè÷åñêîìó çàêîíó. Ñòðóêòóðà ñîåäèíåíèÿ
òèòàíà ñ àçîòîì ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òâåðäûé
ðàñòâîð âíåäðåíèÿ. Àçîò îêàçûâàåò ñóùåñòâåí-
íîå âëèÿíèå íà ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà òèòàíà.
Ïðåäåë ïðî÷íîñòè óâåëè÷èâàåòñÿ óæå ïðè íå-
áîëüøèõ êîíöåíòðàöèÿõ àçîòà, ÷òî ñîõðàíÿåòñÿ
è ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè
àçîòà â òèòàí ïðîâîäèëèñü èññëåäîâàíèÿ êèíåòè-
êè ðàñòâîðåíèÿ àçîòà â äèñïåðñíîì òèòàíå â èçî-
òåðìè÷åñêèõ óñëîâèÿõ ïðè òåìïåðàòóðàõ 800;
850; 900 Ê è ïàðöèàëüíîì äàâëåíèè àçîòà
105,6.103 Ïà. Âðåìÿ íàñûùåíèÿ äèñïåðñíîãî òè-
òàíà àçîòîì äîñòèãàëî 30 ìèí. Ïîëó÷åíû òàêèå
çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè àçîòà â òèòàí,
ì2/ñ: D800 = 29,5.10–16; D850 = 51,7.10–16; D900 =
18,5.10–15. Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû ñêîðîñòü
ðàñòâîðåíèÿ àçîòà â òèòàíå, ëèìèòèðóå-
ìàÿ äèôôóçèåé, óâåëè÷èâàåòñÿ. Îïðå-
äåëåíî çíà÷åíèå ýíåðãèè àêòèâàöèè ïðî-
öåññà ðàñòâîðåíèÿ àçîòà â òèòàíå: Å =
(15,2 � 1).104 Äæ/ìîëü.
Êèíåòèêà íèçêîòåìïåðàòóðíîãî îêèñ-
ëåíèÿ èññëåäîâàëàñü äëÿ êîíòðîëüíîãî
ïîðîøêà òèòàíà (áåç ïðåäâàðèòåëüíî ðàñ-
òâîðåííûõ ãàçîâ) è äèñïåðñíîãî òèòàíà ñ
ðàñòâîðåííûìè â íåì àçîòîì è âîäîðîäîì
ïðè 800 Ê â àòìîñôåðå âîçäóõà (ðèñ.2).
Äàííûå ïî ïðèâåñó ìàññû ñíÿòû ñ ëåíòû
ñàìîïèñöà ñ èíòåðâàëîì â 1 ÷.
Èç çàâèñèìîñòåé lg (�m/m) = lg
ïîëó÷åíî, ÷òî ïðîöåññ îêèñëåíèÿ òèòàíà ïðè 800 Ê
ïîä÷èíÿåòñÿ ñëåäóþùåé çàêîíîìåðíîñòè:
�mi/mi = a b,
ãäå — âðåìÿ îêèñëåíèÿ; çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ
ñòåïåíè b ïðåäñòàâëåíû â òàáë.1.
Òàêèì îáðàçîì, ðàñòâîðåííûå â äèñïåðñíîì
òèòàíå âîäîðîä è àçîò çàìåäëÿþò ïðîöåññ îêèñ-
ëåíèÿ. Îáúÿñíÿåòñÿ ýòî òåì, ÷òî ïðè ïîâûøåíèè
òåìïåðàòóðû íàáëþäàåòñÿ ïðîöåññ âûäåëåíèÿ èç
ìåòàëëà ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ, ÷òî ïðåïÿòñòâóåò
äèôôóçèè êèñëîðîäà èç îêðóæàþùåé ñðåäû.
Èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ
íà êèíåòèêó âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ïðîöåññîâ
îêèñëåíèÿ äèñïåðñíîãî òèòàíà ïðîâîäèëîñü ïðè
ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ, ðàçíûõ ìàññîâûõ êîí-
öåíòðàöèÿõ ðàñòâîðåííûõ â äèñïåðñíîì òèòàíå
âîäîðîäà è àçîòà è â ðàçëè÷íûõ îêèñëèòåëüíûõ
ñðåäàõ (êèñëîðîä, âîçäóõ, âîäÿíîé ïàð, õëîð,
çàêèñü àçîòà).
Íà ïðåäïëàìåííûå ïðîöåññû äèñïåðñíîãî
òèòàíà çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå îêàçûâàþò ðàñòâî-
ðåííûå â íåì ãàçû. Â ñâÿçè ñ ýòèì ïðè ñîñòàâ-
ëåíèè óðàâíåíèÿ òåïëîâîãî áàëàíñà íåîáõîäèìî
ó÷èòûâàòü ïðîãðåâ ÷àñòèöû çà ñ÷åò õèìè÷åñêîé
ðåàêöèè ðàñòâîðåíèÿ êèñëîðîäà â ïðåäïëàìåí-
íûé ïåðèîä. Çàïèñûâàåì óðàâíåíèå òåïëîâîãî
áàëàíñà, ïðåäïîëàãàÿ ñëåäóþùåå: ÷àñòèöà èìååò
ñôåðè÷åñêóþ ôîðìó; òåïëîâûäåëåíèå ïðîèñõî-
äèò â ðåçóëüòàòå ðàñòâîðåíèÿ îêñèäà â òèòàíå è
ïîâåðõíîñòíîé ðåàêöèè îáðàçîâàíèÿ îêèñíîé
ïëåíêè; òåïëîîòâîä îñóùåñòâëÿåòñÿ îòõîäÿùèìè
ãàçàìè è â ðåçóëüòàòå êîíâåêöèè; òåìïåðàòóðà
îäèíàêîâà ïî âñåìó îáúåìó ÷àñòèöû; çà ïðåäïëà-
ìåííûé ïåðèîä ãëóáèíà ïðåâðàùåíèÿ ìàëà.
Ó÷èòûâàÿ òåïëîïîòåðè â ðåçóëüòàòå îòâîäà
ðàñòâîðåííûõ â ìåòàëëå ãàçîâ, óðàâíåíèå òåï-
ëîâîãî áàëàíñà ïðèíèìàåò âèä:
ñprp
p(dTp/d )/3 = Q0W0 – � (Tp – Tg) –
– ñg
g�S (Tp – Tg); Tp (t = 0) = Tpb,
�S = (dm/dt)dg/4�r2p
g;
(dm/dt)dg = 4� r2p �g Cg;
32 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1
Ðèñ.2. Êèíåòè÷åñêèå êðèâûå íèçêîòåìïåðàòóðíîãî îêèñëåíèÿ äèñïåðñ-
íîãî òèòàíà: ÷èñòîãî (Ê), ñ ðàñòâîðåííûìè âîäîðîäîì (à) è àçîòîì (á)
ïðè 800 Ê.
Òàáëèöà 1
Cîäåðæàíèå Í2,
% (ìàñ.)
Ïîêàçàòåëü
ñòåïåíè b
Ñîäåðæàíèå
àçîòà, % (ìàñ.)
Ïîêàçàòåëü
ñòåïåíè b
Ti + 0,07 % Í2 0,35 Ti + 1,08 % N2 0,38
Ti + 0,14 % Í2 0,30 Ti + 2,65 % N2 0,35
Ïðèìå÷àíèå. ×èñòûé Ti èìååò b = 0,40.
�g = DgSh/2rp; � =
gNu/2rp;
�S = �gCg/
g = (DgSh/2rp)(Cg/
g);
W0 = K0Ñî�
. e–E/RT
g,
ãäå ñð — óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü ÷àñòèöû; rð –
ðàäèóñ ÷àñòèöû;
ð — ïëîòíîñòü ÷àñòèöû; Òð,
Òg — ñîîòâåòñòâåííî òåìïåðàòóðà ÷àñòèöû è ãà-
çîâîé ñðåäû; Q0 — òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè,
ðàññ÷èòàííûé íà åäèíèöó ìàññû îêèñëèòåëÿ;
W0 — ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè ïî êèñëî-
ðîäó; �s — ñêîðîñòü îòâîäà ðàñòâîðåííûõ â ìå-
òàëëå ãàçîâ; Ñî� — îòíîñèòåëüíàÿ ìàññîâàÿ êîí-
öåíòðàöèÿ îêèñëèòåëÿ â ãàçîâîé ôàçå; Cg —
êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ â òèòàíå.
Ðàññìîòðèì êðèòè÷åñêèå óñëîâèÿ âîñïëàìå-
íåíèÿ ñ ó÷åòîì âëèÿíèÿ ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ â
òèòàíîâîé ÷àñòèöå, ïðåíåáðåãàÿ òåïëîïîòåðÿìè
èçëó÷åíèåì:
(�1 + �2)cr.i � 2,71;
�
�
1
g
0 g
E
R
R E
Q C g
�
�
�
��
�
/
;
0 0K e
�
�
2
s g g g
0 g
E
R
c R E
Q C
�
�
�
��
�
/
,
0 0K e g
ãäå �1 — íüþòîíîâñêèé òåïëîîòâîä; �2 — òåïëî-
îòâîä ïðè âûõîäå ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ.
Òîãäà
( )( /
, ,
/
� �
��
�
�
�
�
�
�
�
�
�
s g g g
0 g 0
–E R
i
c R E)
Q C K
��
�
0
2 71
e g
rpi = f(Tgi).
Òàê êàê � =
g Nu/2rp, òî, êîãäà rp �0, áóäåò ���.
Ïåðèîä èíäóêöèè îïðåäåëÿåòñÿ èç óðàâíåíèÿ
òåïëîâîãî áàëàíñà, ïðåîáðàçîâàííîãî ìåòîäîì Òî-
äåñà:
d�/d�t = e� – (�1 + �2) �, �(�t ) = 0;
� = (Tp –Tg)E/ RT2
g;
t
d
e
ind �
� �
�
� �
�� !� ��"#
$ �t = / ch,
ãäå ch —õàðàêòåðíîå âðåìÿ õèìè÷åñêîé ðåàêöèè.
Ìåòîäîì Òîäåñà ïðèáëèæåííî íàõîäèì
ýòîò èíòåãðàë:
t ind
1 2� �
� �2
1 1 2� � �
e e
( ) ./
Òåìïåðàòóðà Tgi âîñïëàìåíåíèÿ ÷àñòèöû îïðå-
äåëÿåòñÿ â âèäå
e
E / RT
1 2
gi A
�
�� �
;
E
RT
A
gi 1 2
�
�
ln ,
� �
ãäå À — áåçðàçìåðíàÿ âåëè÷èíà, ó÷èòûâàþùàÿ
òåïëîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ÷àñòèöû, ñðåäû è ðàç-
ìåð ÷àñòèöû.
Òîãäà
T E / {R A / (gi 1 2� �ln[ )]}.� �
Íà ðèñ.3 ïðåäñòàâëåíû ðàñ÷åòíûå çàâèñè-
ìîñòè çàäåðæêè âîñïëàìåíåíèÿ ÷àñòèöû òèòàíà
ïðè ñëåäóþùèõ êîíñòàíòàõ: E = 170000
Äæ/ìîëü, Q0 = 29.106 Äæ/êã, Nu = 2, K0 =
3.109 ì/ñ,
g = 8,19.10–2 Âò/(ì.Ê). Èç ðàñ÷åò-
íûõ äàííûõ ñëåäóåò, ÷òî óâåëè÷åíèå òåìïåðàòó-
ðû îêðóæàþùåãî ãàçà ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ
âðåìåíè èíäóêöèè, à íàëè÷èå â ÷àñòèöå ðàñòâî-
ðåííîãî ãàçà ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ òåìïåðàòó-
ðû âîñïëàìåíåíèÿ. Ðàñòâîðåííûå ãàçû îêàçûâà-
þò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ind ïðè îòíîñè-
òåëüíî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ âîñïëàìåíåíèÿ, èõ
âëèÿíèå ìîíîòîííî óáûâàåò ñ óâåëè÷åíèåì òåì-
ïåðàòóðû îêðóæàþùåãî ãàçà.
Âðåìÿ çàäåðæêè âîñïëàìåíåíèÿ çàâèñèò íå
òîëüêî îò òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåãî ãàçà, íî è
îò ðàçìåðà ÷àñòèöû. Íà ðèñ.4 ïðåäñòàâëåíû
äàííûå ðàñ÷åòîâ ind â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðà-
òóðû îêðóæàþùåãî ãàçà äëÿ ÷àñòèö ðàçíûõ ðàç-
ìåðîâ. Âèäíî, ÷òî ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû
îêðóæàþùåãî ãàçà âðåìÿ çàäåðæêè âîñïëàìåíå-
íèÿ ìåíÿåòñÿ âñå ìåíüøå è âûõîäèò íà ñòàöèî-
íàðíîå çíà÷åíèå. Ñ óâåëè÷åíèåì ðàçìåðà ÷àñòèö
äî 100 ìêì âëèÿíèå ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ íà âðå-
ìÿ çàäåðæêè âîñïëàìåíåíèÿ ïðàêòè÷åñêè íå
ñêàçûâàåòñÿ.
Îáà ýòè ôàêòà ìîæíî îáúÿñíèòü ñëåäóþ-
ùèì îáðàçîì. Ïîä çàäåðæêîé âîñïëàìåíåíèÿ
ïîíèìàåòñÿ òîò ïðîìåæóòîê âðåìåíè, êîòîðûé
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1 33
Ðèñ.4. Çàâèñèìîñòü âðåìåíè èíäóêöèè ind (c) îò òåìïåðàòóðû
îêðóæàþùåãî ãàçà Tg (K) äëÿ ÷àñòèö òèòàíà ðàäèóñîì 50 ìêì
(ñïëîøíàÿ ëèíèÿ), 100 ìêì (ïóíêòèð), 150 ìêì (òî÷êè).
Ðèñ.3. Çàâèñèìîñòü âðåìåíè èíäóêöèè ind (c) îò òåìïåðàòó-
ðû îêðóæàþùåãî ãàçà Tg (K) äëÿ ÷àñòèöû òèòàíà ðàäèóñîì
10 ìêì ñ ó÷åòîì (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è áåç ó÷åòà (ïóíêòèð)
ðàñòâîðåííîãî â òèòàíå êèñëîðîäà.
îòñ÷èòûâàåòñÿ îò ìîìåíòà ââîäà åå â íàãðåòóþ
ñðåäó äî ìîìåíòà ïîÿâëåíèÿ èíòåíñèâíîãî ñâå-
÷åíèÿ. Òîãäà âåëè÷èíó çàäåðæêè âîñïëàìåíåíèÿ
ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ind = h + ci (çäåñü h
— âðåìÿ ïðîãðåâà ÷àñòèöû òèòàíà; ci — ïåðè-
îä õèìè÷åñêîé èíäóêöèè).
Òî åñòü âåñü ïðîöåññ íàãðåâà ÷àñòèöû òèòà-
íà ìîæíî ðàçáèòü íà äâå ñòàäèè. Íà ïåðâîé —
íàãðåâ ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò ïîäâîäà òåïëà èç
îêðóæàþùåé ñðåäû ê ÷àñòèöå òèòàíà. Íà âòî-
ðîé, âûñîêîòåìïåðàòóðíîé, — çà ñ÷åò õèìè÷å-
ñêîé ðåàêöèè îêèñëåíèÿ. Ïðè óâåëè÷åíèè òåì-
ïåðàòóðû îêðóæàþùåãî ãàçà óâåëè÷èâàåòñÿ òåï-
ëîïîäâîä ê ÷àñòèöå. Ýòî óìåíüøàåò ïðîäîëæè-
òåëüíîñòü ïåðâîé ñòàäèè h è îêàçûâàåò ñëàáîå
âëèÿíèå íà ïðîäîëæèòåëüíîñòü âòîðîé ci.
 òî æå âðåìÿ íà çàäåðæêó âîñïëàìåíåíèÿ
÷àñòèö âëèÿåò è ïåðèîä õèìè÷åñêîé èíäóêöèè.
Ïåðèîä õèìè÷åñêîé èíäóêöèè ñâÿçàí ñ êîëè÷å-
ñòâîì ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ. Ïîñêîëüêó êîíöåí-
òðàöèÿ ðàñòâîðåííîãî âîäîðîäà íåâåëèêà (0,2 %
(ìàñ.)), òî îí îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå
òîëüêî íà ÷àñòèöû ìàëûõ ðàçìåðîâ. Ñ óâåëè÷å-
íèåì êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ (âîäî-
ðîäà, àçîòà) èõ âëèÿíèå áóäåò ñóùåñòâåííûì è
äëÿ êðóïíûõ ÷àñòèö.
Îäèí èç âîçìîæíûõ ìåõàíèçìîâ âëèÿíèÿ
ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ íà ïðåäïëàìåííûå ïðîöåñ-
ñû è òåìïåðàòóðó âîñïëàìåíåíèÿ òèòàíà ñëå-
äóþùèé: ïðîöåññ ðàñòâîðåíèÿ ãàçîâ â òèòàíå,
êàê èçâåñòíî, — ïðîöåññ ýêçîòåðìè÷åñêèé, ïðî-
õîäÿùèé ñ áîëüøèì âûäåëåíèåì òåïëà. Ïðè íà-
ãðåâå ÷àñòèö òèòàíà äî òåìïåðàòóð âîñïëàìåíå-
íèÿ íàáëþäàåòñÿ ÿâëåíèå ïðîòèâîäèôôóçèè ãà-
çà èç òèòàíà, êîòîðûé äîëæåí èäòè ñ ïîãëîùå-
íèåì òåïëà è ïðåïÿòñòâóåò äîñòóïó îêèñëèòåëÿ
ê ÷àñòèöå òèòàíà, çàáèðàåò ÷àñòü òåïëà, âûäå-
ëÿåìîãî â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêîé ðåàêöèè îêèñ-
ëåíèÿ, ÷òî ïîâûøàåò òåìïåðàòóðó âîñïëàìåíå-
íèÿ ÷àñòèö äèñïåðñíîãî òèòàíà è óâåëè÷èâàåò
ïåðèîä èíäóêöèè.
 òàáë.2 ïðèâåäåíû ïàðàìåòðû A è n äëÿ
âîñïëàìåíåíèÿ òèòàíà, ñîäåðæàùåãî ðàñòâîðåí-
íûå àçîò è âîäîðîä â êèñëîðîäå ïðè 1200, 1250,
1300 Ê. Ïîðîøîê òèòàíà íàñûùàëñÿ àçîòîì â
êîëè÷åñòâå 1,08, 1,90, 2,65 % (ìàñ.). Èññëåäîâà-
íèÿ ïîêàçàëè, ÷òî íà óâåëè÷åíèå âðåìåíè èíäóê-
öèè ÷àñòèö òèòàíà â ïåðâóþ î÷åðåäü îêàçûâàåò
âëèÿíèå íå õèìè÷åñêàÿ ïðèðîäà ãàçà, à êîëè÷å-
ñòâî àòîìîâ ðàñòâîðåííîãî ãàçà â ìåòàëëå. Îäè-
íàêîâîå àòîìíîå ñîäåðæàíèå ãàçà (àçîòà è âîäî-
ðîäà) â òèòàíå â îäèíàêîâîé ìåðå óâåëè÷èâàåò
âðåìÿ ïðåäïëàìåííîãî ðàçîãðåâà ÷àñòèö òèòàíà.
Ãàçû — àçîò è âîäîðîä, — ïðîíèêàÿ íà âñþ
òîëùèíó ÷àñòèöû òèòàí, îáðàçóþò ñ íèì òâåð-
äûé ðàñòâîð âíåäðåíèÿ, âíåäðÿÿñü â ìåæäîóçëèÿ
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè ìåòàëëà. Ïðè ïîâûøå-
íèè òåìïåðàòóðû ÷àñòèöû â ïðîöåññå åå íàãðåâà
äî òåìïåðàòóðû âîñïëàìåíåíèÿ ãàçû âûòàëêèâà-
þòñÿ îêèñëèòåëåì èç ìåòàëëà è âìåñòå ñ îòõîäÿ-
ùèìè ãàçàìè îòâîäèòñÿ ÷àñòü òåïëà.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ëåâèíñêèé Þ.Â. Äèàãðàììû ñîñòîÿíèÿ ìåòàëëîâ ñ
ãàçàìè. — Ì. : Ìèð, 1975.
2. Êalinchak V.V., Kopyt N.Kh., Milova L.G., Sadly
T.P. Diffusion kinetics at dissolving gases H2, N2 in
the dispersed Titanium // J. of Aerosol Sci. —
2003. — Vol. 22, Suppl. 1. — P. S353–S356.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 28.09.09
34 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 1
Òàáëèöà 2. Âëèÿíèå ðàñòâîðåííûõ ãàçîâ íà ïàðà-
ìåòðû A è n â ôîðìóëå �ind = A dn ïðè âîñïëà-
ìåíåíèè äèñïåðñíîãî òèòàíà â ñðåäå êèñëîðîäà
Òåìïåðàòóðà
ïîòîêà, Ê
Àòîìíîå ñî-
äåðæàíèå, % A n
1200 5,0 5,9.105/5,9.105 1,30/1,30
1200 8,0 2,6.106/2,6.106 1,35/1,35
1250 5,0 1,0.105/1,0.105 1,25/1,25
1250 8,0 0,9.106/0,9.106 1,30/1,30
1300 5,0 8,0.104/8,0.104 1,20/1,20
1300 8,0 7,0.105/7,0.105 1,20/1,20
Ïðèìå÷àíèå.  ÷èñëèòåëå — àçîò, â çíàìåíàòåëå — âîäîðîä.
The Dissolved Gases Influence on Titanium Energy Characteristics
Kopyt N.Kh., Sadlij T.P.,
Kalinchak V.V., Milova L.G., Kopyt N.N.
Odessa National University
The results of hydrogen and nitrogen in titanium dissolution kinetics experimental inves-
tigation are conducted. The influence of the gases dissolved in titanium on disperse tita-
nium low and highly temperature oxidation in various oxidizing environments is investi-
gated. The diffusion coefficient and activation energy determination method by kinetic
dependences of dissolution and oxidation isproposed.
Key words: disperse titanum oxidation, gases dissolution kinetics, hydrogen, nitrogen.
Received September 28, 2009
|