Материаловедение поверхности и тонких пленок. Пичугин В.Ф. - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

25
Этот механизм является экзотермическим процессом (изменение
энтальпии H < 0). Возможность осуществление этого процесса
зависит от энтропии растворения, которая может иметь разный знак.
Атомарное растворение газов характерно для металлов. Так как
процесс диссоциации молекул на атомы требует подвода энергии, то
теплота процесса содержит три слагаемых: теплоту фазового перехода
H
cp
, теплоту, вызванную взаимодействием частиц растворителя и
растворяемого вещества H
in
, и теплоту диссоциации H
diss
> 0, т.е.
.HHHH
dissincp
(1.67)
В отличие от жидких растворов, вклад H
in
, учитывающий
химическое взаимодействие растворенных атомов с кристаллической
решеткой сравним с двумя другими слагаемыми в выражении (1.67).
При этом H
in
< 0, так как силы притяжения, обеспечивающие это
взаимодействие, уменьшают потенциальную энергию системы.
Фазовый переход газ твердое тело является экзотермическим
процессом, для которого имеет место соотношение
0
melev
sg
cp
HHHH
. (1.68)
Результирующий тепловой эффект определяется соотношением
между двумя величинами: H
diss
> 0 и (H
cp
+ H
in
) <0. Возможны
следующие две ситуации:
1) Растворение газов в обычных конструкционных материалах (типа
Fe, Cu, Ni, Mo, W и др., в том числе, их сплавах) происходит с
образованием твердых растворов внедрения или замещения. В этом
случае энергия связи растворенных атомов с решеткой относительно
невелика, так что |H
cp
+ H
in
< H
diss
и растворение носит
эндотермический характер (H > 0 - поглощение тепла). Для
осуществления процесса растворения необходимо иметь (S > 0, так
как в противном случае (G = H +TS > 0. Следовательно, при
достаточно низких температурах, когда снижается вклад
энтропийного фактора TS, растворение газа в конструкционных
металлах может прекратиться.
2) Растворение газов в активных газопоглощающих материалах (типа
Ti, Та, Zr, Nb и др.) происходит с образованием в твердой фазе
химических соединений (типа гидридов, нитридов, оксидов). Энергия
связи атомов газа в химических соединениях настолько велика, что
|H
cp
+ H
in
> H
diss
, т. е. растворение носит экзотермический
характер (H < 0 - выделение тепла). С точки зрения возможности
осуществления процесса здесь ситуация аналогична растворению
газов в жидкостях.

Страницы