發布日期:2022-11-05 點擊率:29
由于氫原子直徑最小,易于溶解于金屬,所以氫在金屬中的溶解在真空技術和工程中是比較重要的。
氫溶于金屬有五種類型:
(1)氫氣在Ni、Fe、Co、Cr、Cu、Al、Ag、Mo、W、Pt、Mn等金屬中形成固溶體,并隨著溫度的上升而增加。這類金屬在溶解過程中伴隨著吸熱效應,稱為第一類金屬。
(2)在Ti、V、Zr、Nb、La、Ce、Ta、Th、Pd、Hf等Ⅲ、IV、V副族金屬中,氫與金屬組成假氫化物,但是隨著溫度的增加溶解度下降。這類金屬在溶解過程中伴隨著放熱效應,稱為第二類金屬。
(3)氫氣同堿金屬和堿土金屬組成氫化物,如NaH、CaH2形成以離子鍵結合的離子化合物。
(4)氫與C、Si、S、Se、As等ⅣA、VA、ⅥA族元素組成以共價鍵結合的共價化合物。
(5)氫在金屬An、Zn、CdIn、Tl中不溶解。
第一類金屬常用做真空設備和電真空器件的結構材料,其溶解度比較小,大約在104個金屬原子中溶解不超過4個氫原子。第二類金屬常用做吸氣劑材料,其溶解度比第一類要大得多,大約每個金屬原子可溶解0.5~3個氫原子。此外,溶解度還和材料的金相結構有關,例如,氫在真空系統常用的結構材料鋼和不銹鋼中的溶解度有很大差別。
除貴重金屬外,大多數金屬都能溶解一些氧。當超過了溶解的極限時,就出現氧化物的形態。所以,區別金屬中所含的氧是處于物理溶解還是形成氧化物,通常是困難的。許多金屬在熔融態時吸收大量氧氣,而凝固時這些氧氣又變成氧化物。因此,一般在熔融態金屬中氧的含量往往大于固態金屬所能溶解的量。
氮只有在高溫度下才能溶解于某些金屬,其中在鋯中的溶解度較大,在鋼和鐵中的溶解度小于1%(重量)。氮不溶于鈷、銅、銀、金。
一氧化碳和二氧化碳只能溶于鐵、鎳這樣一些金屬之中,形成碳化物,但一氧化碳不溶于銅。雖然許多金屬不直接溶解一氧化碳和二氧化碳,但是在真空中可由于碳的向外擴散與表面金屬氧化物反應,形成一氧化碳、二氧化碳而釋放出來。
大氣壓力下氫氣對鎳、鐵的滲透系數
(慧樸科技,huiputech)
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