- •Учебник подготовлен в рамках Инновационной образовательной программы
- •ISBN 978-5-7262-0821-3
- •5.1. Однокомпонентные диаграммы фазового равновесия,
- •5.2.1. Диаграмма с полной взаимной растворимостью
- •5.2.4. Диаграммы с наличием трехфазного равновесия
- •5.2.5. Диаграммы с эвтектическим и эвтектоидным
- •5.2.6. Диаграммы с монотектическим и монотектоидным
- •5.2.8. Диаграммы с перитектическим и перитектоидным
- •7.1. Физико-химические основы взаимодействия
- •7.1.4. Роль термодинамики и химической кинетики
- •7.2.3. Пленки на металлах как продукты химической
- •7.2.9. Формирование защитных жаростойких пленок
- •7.2.10. Влияние внешних и внутренних факторов
- •7.3.3. Механизм электрохимической коррозии. Работа
- •7.3.4. Гетерогенность поверхности и микрогальванические
- •7.3.7. Термодинамика процессов электрохимической
- •7.4.3. Влияние примесей в жидких металлах
- •7.4.4. Основные пути снижения взаимодействия
- •конструкционных материалов с жидкометаллическими
- •7.5. Защита от коррозии на стадии проектирования и разработки
- •Предисловие к тому 2
- •Глава 4. ТЕРМОДИНАМИКА В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ
- •Введение.
- •4.1. Основные понятия термодинамики
- •4.2. Метод термодинамических потенциалов
- •4.3. Прикладная термохимия
- •4.4. Фазовые равновесия
- •4.5. Термодинамика растворов
- •4.6. Физическая химия неидеальных растворов
- •4.7. Термодинамическая теория диаграмм состояния
- •Список использованной литературы
- •Глава 5. ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ
- •Введение
- •5.2.2. Диаграмма с расслоением твердого раствора
- •5.2.3. Диаграмма с наличием упорядочения
- •5.2.4. Диаграммы с наличием трехфазного равновесия
- •5.2.7. Диаграмма с метатектическим равновесием
- •5.2.9. Диаграмма с синтектическим равновесием
- •5.2.10. Диаграммы с промежуточными фазами
- •5.3. Диаграмма железо – углерод
- •5.4. Анализ сложных диаграмм фазового равновесия
- •Контрольные вопросы
- •Список использованной литературы
- •6.4. Закономерности сегрегации примесей
- •Контрольные вопросы
- •Список использованной литературы
- •Глава 7. СОВМЕСТИМОСТЬ И КОРРОЗИЯ МАТЕРИАЛОВ
- •7.1.1. Совместимость материалов со средой
- •7.1.2. Коррозия. Основные понятия и определения
- •7.1.3. Коррозионные проблемы
- •7.1.5. Классификация процессов коррозии
- •7.2. Химическая коррозия металлов
- •7.2.1. Химическая газовая коррозия
- •7.2.4. Состав и структура оксидов. Эпитаксия
- •7.2.5. Толщина и защитные свойства пленок
- •7.2.7. Механизм химической газовой коррозии
- •7.2.8. Оксидные пленки на поверхности железа
- •7.2.11. Химическая коррозия в газовых теплоносителях
- •7.3. Электрохимическая коррозия
- •7.3.1. Основные признаки и причины
- •7.3.2. Электролиты
- •7.3.6. Электродные потенциалы
- •7.3.8. Диаграммы Пурбе
- •7.3.9. Кинетика электрохимических процессов коррозии
- •7.3.10. Электрохимическая защита
- •7.4. Коррозия в жидкометаллических средах
- •7.4.1. Типы процессов
- •7.4.2. Растворение твердого металла в жидком
- •7.5. Защита от коррозии на стадии проектирования
- •7.5.1. Коррозия и вопросы конструирования
- •7.5.2. Выбор материалов и их совместимость
- •7.5.3. Выбор рациональной формы элементов
- •7.5.4. Учет влияния механических нагрузок
- •7.5.5. Рациональные способы сборки конструкций
- •Контрольные вопросы
- •Список использованной литературы
7.3.5. Явления на границе раздела фаз металл–электролит ........... |
513 |
7.3.6. Электродные потенциалы ....................................................... |
517 |
7.3.7. Термодинамика процессов электрохимической |
|
коррозии металлов ................................................................... |
524 |
7.3.8. Диаграммы Пурбе .................................................................... |
525 |
7.3.9. Кинетика электрохимических процессов коррозии ............. |
526 |
7.3.10. Электрохимическая защита .................................................. |
555 |
7.4. Коррозия в жидкометаллических средах ..................................... |
559 |
7.4.1. Типы процессов ....................................................................... |
559 |
7.4.2. Растворение твердого металла в жидком .............................. |
560 |
7.4.3. Влияние примесей в жидких металлах |
|
на их совместимость с материалами ...................................... |
569 |
7.4.4. Основные пути снижения взаимодействия |
|
конструкционных материалов с жидкометаллическими |
|
теплоносителями ..................................................................... |
572 |
7.5. Защита от коррозии на стадии проектирования и разработки |
|
конструкций ...................................................................................... |
575 |
7.5.1. Коррозия и вопросы конструирования .................................. |
575 |
7.5.2. Выбор материалов и их совместимость в конструкции |
..... 576 |
7.5.3. Выбор рациональной формы элементов и конструкций ...... |
578 |
7.5.4. Учет влияния механических нагрузок ................................... |
581 |
7.5.5. Рациональные способы сборки конструкций ....................... |
582 |
Контрольные вопросы .......................................................................... |
587 |
Список использованной литературы ................................................... |
590 |
Предметный указатель ......................................................................... |
593 |
7
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
a – термодинамическая активность; некоторая константа
a(K) – структурный фактор рассеяния
aij (K) – парциальный структурный фактор
ak – работа разрушения материала
A– 1-й компонент раствора (основа); константа, зависящая от свойств (состава) расплава; площадь поверхности зародыша твердой фазы
B– 2-й компонент раствора
bi – константы c – теплоемкость
С – число степеней свободы; гетерогенный зародыш; концентрация в электролите
Ci– концентрация компонента, примеси
Co – выбранный состав сплава d – толщина; размер зерна
D – коэффициент диффузии; деполяризатор
DL – коэффициент диффузии компонента в жидкой фазе
e– – электрон
E – модуль нормальной упругости; энергия упорядочения атомов Ed – энергия связи примеси с дефектом
F – число Фарадея
f(K) – атомный фактор рассеяния g(r) – безразмерная функция радиального распределения атомов
G – свободная энергия (потенциал) Гиббса системы; интегральная молярная энергия Гиббса раствора
Gb – свободная энергия связи атомов примеси с границей
Gbo – свободная энергия связи атомов с границей без примесей
Gc – свободная энергия связи атомов примеси с атомами матрицы в твердом растворе
Gco – свободная энергия связи атомов в беспримесном твердом растворе
GL – энергии связи примеси L с границей
GM – энергии связи примеси M с границей
h – высота зародыша; толщина пленки, слоя; коэффициент теплопередачи
H° – стандартная абсолютная энтальпия
Hпл – энтальпия плавления i – сила тока
I – скорость образования зародышей
I(K) – интерференционная функция Io – константа
j – плотность тока
k – постоянная Больцмана
k – волновой вектор рассеянного излучения; вектор обратной решетки
ko – волновой вектор падающего излучения
kp – константа химического равновесия
K1C – вязкость разрушения
Kо – равновесный коэффициент распределения
8
Kэф – эффективный коэффициент распределения
KГ – константа Генри l – длина слитка
l1–2 – наименьшее расстояние между ветвями у вершины дендрита
lx – длина зоны
L – жидкая фаза; емкость двойного электрического слоя
m – наклон кривой ликвидуса M – молекулярная масса; масса
n – количество вещества в молях; показатель степени; число проходов
ne – предельная концентрация электронов; число электронов
no – среднее число атомов в единичном объеме
N – число атомов
NА – число Авогадро P – вероятность
p – давление
pi – парциальное давление
p° – давление насыщенных паров над чистым веществом
pH – показатель кислотности раствора
Q – тепло; скрытая теплота плавления
q – тепловой поток
r – размер кристалла; расстояние ri – радиус иона; радиус атома матрицы; радиус атома примеси
rкр – критический размер зародыша твердой фазы
R – скорость затвердевания; тепловое сопротивление
R– универсальная газовая постоянная
S° – стандартное значение энтропии S – твердая фаза
Sij(K) – флуктуационный структурный фактор
T – температура
TL – температура жидкой фазы
To – температура окружающей среды
TS – температура твердой фазы
Tи – равновесная температура искривленной поверхности
Tкомн – комнатная температура Tкр – критическая температура
Tп – температура поверхности твердой фазы
Tпл – температура плавления Tф – температура изложницы
Tх – температура хрупко-вязкого перехода
Tэ – эквикогезивная температура U – внутренняя энергия
Uij – энергия взаимодействия атомов i и j
Uсм – молярная энергия смешения V – объем
Vзар – объем зародыша W – работа
W – энергия взаимообмена
x – мольная доля; длина твердой перекристаллизованной фазы
xb – мольная концентрация примеси на границе
xbo – предельный уровень мольной концентрации примеси на границе, принимаемый равным целому монослою
xc – мольная концентрация примеси в теле зерна
z– координационное число; заряд иона
z – среднее координационное число в жидкости
Z – порядковый номер элемента; валентность 2θ – угол отклонения пучка
– изменение величины
9
F° – стандартное значение свободной энергии Гельмгольца
G° – стандартное значение свободной энергии Гиббса
Gm – интегральная молярная энергия Гиббса раствора
GM – энергия смешения Гиббса g – разность энергий Гиббса жидкой и твердой фаз
GA – изменение энергии Гиббса на единицу создаваемой поверхности раздела фаз
GV – изменение энергии Гиббса на единицу объема
Gгет – свободная энергия гетерогенного зародышеобразования Gгом – свободная энергия гомогенного зародышеобразования
Gизб – избыточная молярная энергия Гиббса
Gупр – упругая составляющая свободной энергии
Gхим – химическая составляющая свободной энергии
HM – молярная энтальпия смешения
H1ат – изменение энтальпии при образовании соединения, отнесенное к одному грамм-атому или молю сплава
Sизб – избыточная энтропия
T′ – степень отклонения равновесной температуры (Tи) искривленной границы раздела твердая фаза–жидкая фаза от температуры плавления (Tпл)
Ti– разница температур
Tmax – переохлаждение, при котором наблюдается максимальная скорость образования зародышей Ткр – критическое переохлаждение
Tк – степень концентрационного переохлаждения
V – изменение объема
z – разница в координационных числах атомов в решетке зерна и на его границе– градиент
α – степень ближнего порядка α, β, γ – обозначения твердых фаз β – растворимость в расплаве γ – коэффициент активности
δ– знак вариации; относительное удлинение
ε– энергия взаимодействия на одну связь атомов; деформация
ε11 – энергия взаимодействия атомов матрицы ε12 – энергия взаимодействия ато-
мов матрицы и примеси ε22 – энергия взаимодействия атомов примеси
εd – диэлектрическая постоянная среды
εi – энергия системы, находящейся в i-м состоянии
εпл – пластическая составляющая деформации εупр – упругая составляющая деформации
λ – теплопроводность μ – химический потенциал
χ– электроотрицательность χт – изотермическая сжимаемость
η– параметр порядка в расположении атомов; перенапряжение электродной реакции
Ω – параметр взаимодействия Ω(εi) – набор состояний, в которых может находиться система с энергией
10
ρ – плотность
σ– степень дальнего порядка; поверхностная энергия; поверхностное натяжение; напряжение
σ0,2 и σТ – предел текучести
σB – энергия реальной границы зерен до разрушения
σc – нормальное (растягивающее) напряжение
σC–L – поверхностное натяжение на поверхности зародыш–жидкость σC–S – поверхностное натяжение на поверхности зародыш–твер-дое тело
σd – вклад дислокаций (леса) в сопротивление деформации
σi – вклад примеси в сопротивление деформации
σm – когезивная прочность
σm – напряжение, при котором трещина длиной 2а начинает самопроизвольно распространяться σm – теоретическое напряжение отрыву
σo – предел текучести монокристалла
σo – прочность идеальной (без примесей) границы
σS – энергия свободной поверхности (после разрушения границы зерен)
σS–L – поверхностное натяжение на поверхности твердое тело– жидкость σв – временное сопротивление раз-
рушению (предел прочности) σгр – прочность реальной границы σПН – силы Пайерлса – Набарро σр – энергия разрушения σу – предел упругости
τ – время
τc – сдвигающее напряжение
τm – теоретического сопротивления сдвигу
θ– угол смачивания
θ– модуль или характеристика со-
стояния системы; безразмерная температура системы
v – скорость; стехиометрический коэффициент; коэффициент Пуассона
vб – скорость бокового роста дендрита
ω– скорость кристаллизации; коэффициент распределения при температуре фазового превращения; энергия взаимодействия
ψкг – доля квазигазовой, полностью разупорядоченной составляющей расплава ψкл – доля расплава в кристаллопо-
добных кластерах Г – градиент температуры в расплаве у границы раздела
Ф – функция Планка; число фаз Фн – флюенс нейтронов Эобл – эффект действия облучения на процесс коррозии
EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) – метод, в основе ко-
торого лежит изучение тонкой структуры поглощения рентгеновского излучения в области энергий выше края поглощения (порядка 1 кэВ)
авт. – автор, авторы АМС – аморфное состояние ат.% – атомные проценты
АЭС – атомная электростанция БЭТ (модель – БЭТ) – модель многослойной адсорбции, рассмот-
11
ренная Брунауэром, Эмметом и Теллером ВВЭР – водо-водяной энергетический реактор
ВТРО – высокотемпературное ра- диационно-стимулированное охрупчивание ГП – зоны Гинье–Престона
ГПУ – гексагональная плотноупакованная решетка ГЦК – гранецентрированная кубическая решетка
д.э.с. – двойной электрический слой ДСС – диаграммы состояния (состояний) сплавов ИЮПАК – Международная комис-
сия по термодинамике Международного союза по теоретической и прикладной химии, создающая стандарты термодинамики (наиболее распространенный набор обсуждаемых договоренностей) КРН – коррозионное растрескивание под напряжением Лэ – легирующий элемент мас.% – массовые проценты
МКК – межкристаллитная коррозия мол. % – молярный процент НВОХ – необратимая высокотемпературная отпускная хрупкость НОХ – необратимая отпускная хрупкость НТРО – низкотемпературное ра-
диационно-стимулированное охрупчивание ООХ – обратимая отпускная хрупкость
ОЦК – объемно-центрированная кубическая решетка РЗМ – редкоземельные металлы
СФС – структурно-фазовое состояние ТВт – тераватт
т.е. – то есть УДС – ультрадисперсное состояние
ЭВМ – электронно-вычислитель- ная машина ЭДС – электродвижущая сила
ЭСМ – электронно-статический момент ЯЭУ – ядерная энергетическая установка
12