Движущая сила процесса наводораживания металлов. ІІ. Титан литой

А. А. Школа

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина

Получена: 25.12.2013; окончательный вариант - 17.04.2014. Скачать: PDF

Общим условием принципиального осуществления процесса наводороживания в прямом направлении в закрытой системе являются неравенства $\Delta Gp > 0$ и $\Delta S > 0$. Опираясь на принципы термодинамики неравновесных процессов Онзагера, можно выделить ряд основных потенциалов, которые как способствуют процессу, так и сдерживают его. Значение этих потенциалов на разных этапах передвижения фронта диффузии через поверхностный слой образца неодинаковое. Из данных эксперимента ($Р$, $Т$, $m_{H}$, $\tau$) и оценённого эффективного коэффициента диффузии $D_{эф}$ и объёма $\Delta V_{і}$, заполненного газом за время $\Delta \tau_{i}$, вычислен модуль сжатия растворённого газа водорода ${\partial \mu}/{\partial \rho}$ . С уменьшением этого модуля увеличиваются градиент концентрации, который установился в образце при данных присутствующих внутренних напряжениях, и силы релаксации. Построены зависимости ${\partial \mu}/{\partial \rho}$ от времени наводороживания $\tau$ и глубины проникновения водорода $h$ для разных состояний Ті. По существу величина ${\partial \mu}/{\partial \rho} = f(\tau, h)$ и градиент упругих сил $\Delta \sigma(T)$ оказываются конкурирующими при протекании процесса. Величина ${\partial \mu}/{\partial \rho} = kT/\rho$ образует семейство зависимостей от $T^{-1}$, позволяющее оценить энергию активации релаксации упругих сил. Во всех состояниях литого и отожжённого титана концентрации водорода достигают $C_{H} \leq 4%$ масс., что соответствует формуле ТіH$_{2-\delta}$ ($\delta \geq 0,05$).

Ключевые слова: титан литой, наводораживание металлов, производство энтропии, модуль сжатия газа.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v36/i05/0689.html

PACS: 61.66.Dk, 61.72.Ww, 65.50.-m, 82.40.-g, 82.40.Bj


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. С. де Гроот, П. Мазур, Неравновесная термодинамика (Москва: Мир: 1964).
  2. Ю. Л. Климонтович, Статистическая физика (Москва: Наука: 1982)
  3. G. A. Casas, F. D. Nobre, and E. M. F. Curado, Phys. Rev. E, 86, No. 6: 061136 (2012). Crossref
  4. К. Денбиг, Термодинамика стационарных необратимых процессов (Москва: Изд-во иностр. лит: 1954).
  5. B. Cleuren and C. Van Len Broeck, Phys. Rev. E, 74, No. 3: 021117 (2006). Crossref
  6. J. Meixner, Zeitschrift für Physik, Bd. 149, H. 5: 624 (1957).
  7. П. Гленсдорф, И. Пригожин, Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций (Москва: УРСС: 2003).
  8. А. А. Школа, Металлофиз. новейшие технол., 35, № 5: 697 (2013).
  9. Г. Ф. Кобзенко, А. А. Школа, Металлофизика, 11, № 6: 71 (1989).
  10. L. Onsager and S. Machlup, Phys. Rev., 91, No. 6: 1505 (1953). Crossref
  11. S. Machlup and L. Onsager, Phys. Rev., 91, No. 6: 1512 (1953). Crossref
  12. Х. Випф, Водород в металлах (Ред. Г. Алефельд, И. Фёлькль) (Москва: Мир: 1981), т. 2, с. 327.
  13. J. Völkl, Beriche Bunsen Geselschoft Physikalische Chemie, 76, No. 8:797 (1972).
  14. А. А. Школа, Особливості поглинання водню полікристалічним титаном та сплавами Ті–Al (Автореф. дис. … канд. техн. наук) (Київ: Інститут металофізики НАН України: 1994).
  15. А. А. Школа, Металлофиз. новейшие технол., 30, № 12: 1667 (2008).
  16. S. S. Sidhu, L. Heaton, and D. D. Zauberis, Acta Crystallogr., 9, No. 8: 607 (1956). Crossref
  17. H. L. Yakel, Acta Crystallogr., 11, No. 1: 46 (1958). Crossref
  18. И. А. Биргер, Остаточные напряжения (Москва: Машгиз: 1963).
  19. А. Д. Макаров, Оптимизация процессов резания (Москва: Машиностроение: 1976).
  20. С. П. Тимошенко, Дж. Гудьер, Теория упругости (Москва: Наука: 1975).
  21. А. А. Школа, Металлофиз. новейшие технол., 28, № 6: 837 (2006).
  22. В. А. Ломакин, Теория упругости неоднородных тел (Москва: Изд-во МГУ: 1976).
  23. И. И. Новиков, Теория термической обработки металлов (Москва: Металлургия: 1986).
  24. Б. А. Нестеренко, В. Г. Ляпин, Фазовые переходы на свободных гранях в межфазных границах в полупроводниках (Киев: Наукова думка: 1990).
  25. А. И. Карасев, Теория вероятностей и математическая статистика (Москва: Статистика: 1977).
  26. Б. С. Бокштейн, С. З. Бокштейн, Термодинамика и кинетика диффузии в твёрдых телах (Москва: Металлургия:1974).
  27. В. Н. Бугаев, В. А. Татаренко, Взаимодействие и распределение атомов в сплавах внедрения на основе плотноупакованных металлов (Киев: Наукова думка: 1984).
  28. Л. Боднева, А. А. Лундич, ЖЭТФ, 135, № 6: 1142 (2009).
  29. М. А. Кривоглаз, А. А. Смирнов, УФН, LV, № 3: 391 (1955). Crossref
  30. M. Michel, G. Mahler, and J. Gemmer, Phys. Rev. Lett., 95, No. 18: 180602 (2005). Crossref
  31. Y. Dong, B.-Y. Cao, and Z.-Y. Guo, Phys. Rev. E, 85, Nos. 6-7: 061107 (2012). Crossref
  32. Y. Dong, Phys. Rev. E, 86, No. 6: 062101 (2012). Crossref
  33. Г. Мартынов, Теоретическая и математическая физика, 156, № 3:454 (2008). Crossref