Размерные и структурные эффекты в процессах окисления металлов
Особенности роста зародышей фазы оксида и развития реакционной по-
жүктеу/скачать 3,5 Mb. Pdf көрінісі
|
| Особенности роста зародышей фазы оксида и развития реакционной по-
верхности при окислении. Установлено, что изменение макрокинетического ре- жима процесса окисления частиц металлов при переходе от микронного к нано- размерному диапазону связано с особенностями роста зародышей оксида. По ре- зультатам ПЭМ для частиц Al показано (рис. 14), что формирование зародышей оксида носит локальный характер, их рост протекает независимо друг от друга и не приводит к образованию сплошного за- щитного слоя, а скорость процесса не свя- зана с суммарной площадью межфазной поверхности металл/газ. Полученные данные позволили обос- новать применимость модели зародыше- образования в рамках приближения быст- рого формирования и независимого роста зародышей при окислении СП и НП Al и определить параметры процесса роста за- родышей (табл. 5). Вследствие сопостави- мости размеров наночастиц Al и зароды- шей фазы оксида на их поверхности (рис. 14) суммарное число растущих зародышей при увеличении дисперсности об- разцов СП Al выходит на предел, что позволяет объяснить близкие значения кине- тических констант (k, Е а ) для относительно широкого размерного диапазона час- тиц Al (табл. 4). Рисунок 14 – Последовательность развития реакционной поверхности и роста зародышей фазы γ-Al 2 O 3 в процессе окисления наночастиц Al в воздухе при 450 °С В отличие от субмикронных и наночастиц Al при окислении субмикронных частиц Cu (а также Fe, Mo) рост зародышей фазы оксида сопровождается их пере- крыванием при достижении более низких значений α=0,20–0,25 (рис. 12). Это приводит к формированию сплошного оксидного слоя с относительно высоким диффузионным сопротивлением и обусловливает замедление процесса окисления с выходом зависимостей α=f(τ) на насыщение. Перекрывание зародышей оксида при окислении СП Ni достигается при более низких α, что обусловливает форми- рование сплошного оксидного слоя и преимущественное протекание процесса в диффузионном режиме (рис. 13, 15). Таблица 5 – Параметры зародышеобразо- вания при окислении субмикронного по- рошка Al (d=0,05–1,1 мкм, d ср =0,12 мкм): α=1–exp(–κτ n ), k зар =nκ 1/n t, °С κ, мин –1 n k зар , мин –1 460 0,0005 1,10 0,001 500 0,0048 0,96 0,003 540 0,0130 0,99 0,014 Обозначения: κ – константа, имеющая смысл скорости образования и роста за- родышей, мин –1 ; n – параметр размерно- сти реакционного пространства; k зар – эффективная константа скорости роста зародышей, мин –1 . 24 Особенности роста зародышей фазы оксида при окислении металлических частиц различного размерного диапазона определяют морфологию и структуру жүктеу/скачать 3,5 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|