тю і повністю досі не вивчені. Складність цих явищ полягає в різному характері окислення, природі, складах і властивості утворюються на поверхні окисних плівок.
2. ВИВЧЕННЯ НЕСТАЦІОНАРНОГО тепломасообміну
І КІНЕТИКИ ОКИСЛЕННЯ ВОЛЬФРАМОВИХ ПРОВІДНИКА.
2.1. Електротермографіческій метод дослідження. Результати
експериментальних досліджень.
Розробка нових технологічних процесів, пов'язаних з отриманням тугоплавких сполук методом СВС призводить до необхідності вивчення високотемпературної кінетики реагування металу з газами.
Зазвичай для цих цілей застосовується гравіметрична методика, в якій за протіканням хімічної реакції стежать щодо зміни ваги досліджуваного зразка або по кількості поглиненого газу в ізотермічних умовах. Незважаючи на хорошу точність і надійність подібних вимірів, тут є ряд недоліків, які зводяться до труднощів отримання високих температур (Т> 1500 В° C), здійснення изотермичности процесу (особливо високотемпературної області) та до істотної інерційності апаратури, в результаті чого ускладнено перебіг реакцій.
Тому для дослідження бистропротекающих високотемпературних процесів потрібна розробка спеціально нових методичних підходів.
Одним з найбільш універсальних методів дослідження взаємодії металів з газами є електротермографіческій метод, використовуваний багатьма вченими для вивчення кінетики високотемпературного окислення і тепломасообміну металів [13,14,15].
Основу цього методу складає программированное нагрівання електричним струмом тонких металевих ниток в потоці газоподібного окислювача. Для реалізації електротермографіческого методу була створена установка, наведена на рис.2.1.
В
В
В В
2
br clear=ALL>В
Рис 2.1. Схема експериментальної установки. br/>
Вольфрамова дротик (1) нагрівалася електричним струмом, який подавався від джерела стабілізованого живлення Б5 - 47 (2). Падіння напруги на кінцях зволікання вимірювалося цифровим вольтметром В7 - 21А (3) або фіксувалося за допомогою самописця КСП - 4. Таким чином, при постійному значенні сили струму, що вимірюється амперметром (4), були отримані залежності падіння напруги U на кінцях вольфрамового провідника від часу t. Отримані залежності U (t) використовувалися для визначення опору провідника R в різні моменти окислення. p> Скориставшись залежністю опору провідника від температури:
,, (2.1)
визначимо температуру досліджуваного зразка:
. (2.2)
У формулах (2.1) і (2.2) питомий опір провідника при Т 0 = 273К, Ом м; питомий опір провідника при температурі Т, Ом м; T температура провідника, К; температурний коефіцієнт опору, К -1 , L - довжина провідника, м; d - діаметр провідника, м. При цьому вважалося, що розподіл температури по перетині й довжині зволікання незначно.
Таким чином, аналіз часової залежності температури провідника, що нагрівається постійним електричним струмом, дозволяє дослідити механізм послідовних стадій тепломасообміну і високотемпературного окислення вольфрамового провідника в повітрі.
На ріс.2.2.б зображена експериментальна термограмма, що відображає зміну температури вольфрамового провідника з часом в зіставленні з фотографіями провідника, зробленими в певні моменти часу за допомогою цифрової камери (Ріс.2.2.а). Точки 1,2 ..... 6 на термограмме відповідають за часом кадрам 1,2 ..... 6. p> Після моменту подачі електричного струму температура провідника різко зростає і досягає квазістаціонарного значення в т. А, що визначається рівністю джоулева тепловиділення і тепловтрат від провідника в навколишній газ і до струмопідвідного дротах. Вираз для розрахунку цієї температури отримаємо пізніше. p> Надалі настає друга тривала стадія високотемпературного тепломасообміну і окислення вольфрамового провідника до температур плавлення його окислів Т.В. Як видно з таблиці 1.1 область температур плавлення оксидів вольфраму лежить в межах 1500 (WO 2 ) 1746 (WO 3 ). На другій стадії температура зволікання повільно зростає, на поверхні провідника інтенсифікується хімічна реакція окислення вольфраму. За зворотного взаємного зв'язку із збільшенням температури швидкість окислення збільшується, що веде до збільшення температури провідника (точки і кадри 1,2,3,4,5). Із збільшенням температури зволікання починається процес сублімації оксидної плівки з поверхні. Як вказують літературні дані, сублімація окислів починається ще до їх плавлення, приблизно при температурах 1200 - 1400 К.
Процес сублімації призводить до деякого зменшення товщини оксиду і, як наслідок, зростанню швидкості окислення. Стадія II обмежується температу...
