Прискорення дифузійних процесів з метою оптимізації операцій ХТО
Введення
Металізація - метод підвищення механічних властивостей і збільшення корозійної стійкості, шляхом насичення приповерхневих шарів металевими легуючими елементами. Будучи різновидом хіміко-термічної обробки (ХТО), металізація призводить до зміни хімічного складу і утворення нових фаз у приповерхневих шарах матеріалу оброблюваного виробу. Не слід плутати операції ХТО з методами нанесення плівок, захисних шарів і поверхневих покриттів (таких як плакірованіе), так як вони представляють собою створення додаткового шару поверх заготовки. При цьому фактично не змінюється або змінюється на незначну глибину вихідний склад приповерхневого шару. Більше того, у ряді випадків можливо відшарування нанесеного покриття, тобто значну роль відіграє адгезія матеріалу, що наноситься до поверхні.
Операції ХТО здійснюються за рахунок активізації дифузійних процесів при підвищених температурах і деяких додаткових видах впливу. Тому пошук способів підвищення ефективності металізації прямо пов'язане з вивченням можливостей прискорення процесів дифузії і масопереносу.
Завданням даної роботи є огляд наявних способів ХТО, зокрема металізації, основних закономірностей протікання дифузійних процесів і на їх підставі пошук варіантів
Основні стадії процесів ХТО
Будь-який процес ХТО металів і сплавів включає в себе три види взаємодій: у просторі, навколишній виріб; на межі розділу середу - метал; в самому металі. У загальному випадку ці взаємодії можна представити у вигляді наступних послідовних стадій: 1) утворення активних речовин у навколишньому середовищі (або в окремому реакційному обсязі), 2) доставка цих речовин до поверхні виробу, 3) адсорбція активних атомів або молекул поверхнею металу; 4) реакції на поверхні (зростання шару за рахунок хімічної реакції або дифузії) та освіта продуктів реакції, що знаходяться в адсорбованому стані; 5) десорбція продуктів реакції; 6) відведення продуктів реакції в навколишній простір.
Крім того, існують також важливі проміжні процеси. Так, між стадіями 2 і 3 відбувається утворення так званих В«перехідних комплексівВ», хемосорбції (Стадія 3) може передувати адсорбція, а відведення продуктів реакції в навколишній обсяг (стадія 6) - їх відвід із зони реакції шляхом переходу в стан фізичної адсорбції.
Швидкість процесу ХТО в цілому визначається швидкістю протікання найбільш повільної стадії (або стадій), яка в свою чергу залежить від ступеня її оборотності. У загальному випадку будь-яка з перерахованих стадій процесу ХТО може бути лімітуючим ланкою.
Неоднозначність впливу температури на ХТО
Підвищення температури є найбільш дієвим способом прискорення процесів дифузійного насичення, так як коефіцієнт дифузії і константи швидкості хімічних реакцій пов...
