История исследования диффузии водорода в конструкционных материалах
Введение
Водород является самым распространенным химическим элементом во Вселенной, из него состоят большинство звезд, все растения и животные, а также вода. Он играет важную роль в различных промышленных и технологических приложениях. Водород в той или иной степени взаимодействует практически со всеми металлами. Он хорошо растворим во многих металлах, следовательно, может диффундировать через них. Это создает серьезные проблемы, так как склонность водорода к диффузии через конструкционные материалы приводит к их охрупчиванию и разрушению. Это происходит потому, что, проникая внутрь, водород начинает взаимодействовать с металлом и включениями, образует различные соединения (гидриды) и облегчает развитие трещин, которые приводят к охрупчиванию материала. Хрупкое разрушение имеет опасные последствия, так как оно развивается без видимых пластических деформаций, с большой скоростью развития трещины с меньшими затратами энергии.
В связи с тем, что проблема возникновения внезапных пре
Содержание
Введение............................................................................................................... 3
1. История открытия водорода.......................................................................... 4
2. История исследования диффузии газов в твердых телах. Законы Фика... 6
3. История развития исследований явления водородного охрупчивания..... 10
4. Основные модели водородной хрупкости................................................... 13
5. Современное состояние исследования диффузии водорода в конструкционных материалах..................................... 16
Заключение.......................................................................................................... 18
Библиографический список............................................................................... 20
Библиографический список
1. Азимов А. Краткая история химии. Развитие идей и представлений в химии. – Рипол Классик, 1983.
2. Рич В. И. Охота за элементами. – Химия, 1982.
3. Микеле Д. История химии //М.: Просвещение. – 1996.
4. Akanuma H. The significance of the composition of excavated iron fragments taken from Stratum III at the site of Kaman-Kalehöyük, Turkey //Anatolian Archaeological Studies. – 2005. – Т. 14. – С. 147-158.
5. Graham T. A short account of experimental researches on the diffusion of gases through each other, and their separation by mechanical means //Quarterly Journal of Science, Literature and Art. – 1829. – Т. 27. – С. 74-83.
6. Wisniak J. Thomas Graham. II. Contributions to diffusion of gases and liquids, colloids, dialysis, and osmosis //Educación Química. – 2013. – Т. 24. – С. 506-515.
7. Laidler K.J., Meiser J.H. Physical Chemistry. The Benjamin Cummings Publishing Company. – 1982.
8. Fick A. Ueber diffusion // Annalen der Physik. – 1855. – Vol. 170, No. 1. – P. 59 – 86.
9. Колачев Б. А. Водородная хрупкость металлов. – М.: Металлургия. – 1985. – с. 216.
10. Fremy M.E. On the composition of cast iron and steel //Journal of the Franklin Institute. – 1861. – Т. 72. – №. 5. – С. 342-346.
11. Johnson W.H. Further Observations and Experiments on the Influence of Acids on Iron and Steel. // Proceedings of the Literary and Philosophical Society of Manchester, Vol. 13, 1874, 100-111.
12. Johnson W.H. On Some Remarkable Changes Produced in Iron and Steel by the Action of Hydrogen and Acids. // Proceedings of the Royal Society of London. Vol. 23, No. 158, 1875, 168-179.
13. Longmuir P. Corrosion of Metals //Jour. Brit. Iron Steel Inst., Pt. I. – 1911. – p. 147.
14. Andrew J.H., Holt A. The thermal effects produced by heating and cooling palladium in hydrogen //Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character. – 1913. – Т. 89. – №. 609. – С. 170-186.
15. Fuller T.S. Transactions of the American
Водород же, наоборот, влечет за собой негативные последствия.
В 1936 году Ванг [22] предложил классическую схему проницаемости, которая состоит из пяти стадий: диссоциация молекул газа и химическая адсорбция атомов газа на поверхности; переход атомов газа с поверхности в подповерхностные слои (абсорбция); транспорт атомов вглубь материала (диффузия); переход атомов из-под поверхности на поверхность на выходной стороне; рекомбинация атомов на поверхности и десорбция молекул с нее на выходной стороне мембраны. Данная физическая модель описания проницаемости атомов газа через перегородку основана на диссоциативно-рекомбинационных процессах на поверхности и диффузии через тело. Модель Ванга применяется для анализа влияния процессов на поверхности металлов при диффузии газа вглубь металла.
В начале XX века множество исследований было посвящено явлению взаимодействия водорода с металлами, в результате которого материал становится хрупким, это я