Размерные и структурные эффекты в процессах окисления металлов
Положения, выносимые на защиту
жүктеу/скачать 3,5 Mb. Pdf көрінісі
|
| Положения, выносимые на защиту:
1. Особенности протекания физико-химических процессов при нагревании метал- лических наноматериалов (компактных металлов с субмикрокристаллической структурой, субмикронных и нанопорошков) в газообразной атмосфере и при взаимодействии с водными растворами по сравнению с массивными металлами определяются исходной степенью окисленности и проявляются в возрастании 5 влияния структурных и химических превращений с участием окисленной со- ставляющей материала (поверхностные оксидные пленки, включения оксидных фаз в зернограничных областях, метастабильные фазы и твердые растворы ки- слорода в металле) на реакционную способность металла. 2. Влияние размерных и структурных факторов на кинетику и механизм окисления металлов в воздухе при переходе от массивного состояния к металлическим на- нопорошкам проявляется в следующем: повышении степени локализации фор- мирования реакционной поверхности; независимом характере роста зародышей фазы оксида; особенностях морфологии, состава и структуры слоя продуктов реакции, способствующих понижению его диффузионного сопротивления; воз- растании числа стационарных макрокинетических режимов (диффузионный, кинетический, внешнедиффузионный), в которых может протекать процесс; по- нижении температуры интенсивного протекания процесса. 3. Изменение реакционной способности металлов по отношению к водным рас- творам при переходе от крупнозернистой к субмикрокристаллической структуре и высокодисперсным порошкам определяется совокупным влиянием состава и структуры поверхностных слоев и объема материала и проявляется в следую- щем: увеличении скорости роста пассивирующих оксидных слоев и их толщи- ны; увеличении скорости взаимодействия металла с раствором (при отсутствии пассивирующей функции оксидного слоя); возрастании вероятности коррозион- ного разрушения материала за счет развития реакционной поверхности вдоль границ зерен; увеличении вклада сорбционных равновесий на границе раздела «оксидная пленка/раствор»; изменении скорости протекания сопряженных окислительно-восстановительных процессов, связанных с выделением водорода и восстановлением кислорода. 4. Размерные и структурные эффекты в процессах окисления металлов с различ- ной структурой и дисперсностью проявляются в определенных интервалах раз- меров структурных фрагментов; выход за пределы этих интервалов в направле- нии увеличения или уменьшения характерных размеров структурных единиц металла приводит к нивелированию размерных зависимостей и особенностей протекания процесса (кинетических констант, закономерностей развития реак- ционной поверхности, роста зародышей фазы продукта реакции, морфологии, состава и структуры слоя продукта). 5. Комплекс количественных критериев, позволяющих определить влияние раз- мерных и структурных факторов на реакционную способность металлических наноматериалов в процессах окисления, включает температурные (температуры начала окисления, температурные интервалы полного окисления, температуры достижения максимальных значений скорости процесса), кинетические (макси- мальные значения скорости окисления, эффективные константы скорости и энергии активации процесса, отношение констант скорости при равных услови- ях протекания процесса) и структурно-фазовые (состав, толщина, морфология оксидных слоев, параметры термической устойчивости оксидов, локализация окисленной составляющей в материале) характеристики. |