Способ определения коэффициента самодиффузии
Изобретение относится к области метрологии диффузионных процессов в нестехиометрических соединениях. Цель изобретения - повышение экспрес- , сности и точности определения коэф- ;фициента самодиффуэии. Одновременно измеряют кинетику окалинообразования и динамику изменения степени отклонения от термодинамического равновесия на межфазовой границе раздела металл - окалина в начальной стадии процесса до установления стационарного режима окалинообразования. Корреляция между параболической константой окисления Кр и степенью отклонения от равновесия на межфазовой границе металл - окалина U позволяет вычислить коэффициент самодиффузии D; по формуле D- -RTdKp/2FdU, где R - универсальс ная газовая постоянная, Т - температура и F - число Фарадея. 2 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 О 01 N 13/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3873275/31-25
° °
22) 22,03,85
46) 28,02.87. Бюл,N 8 (71) Башкирский государственный университет им, 40-летия Октября (72) Р,А,Якшибаев и В,А,Есина (53) 539,219.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 496483, кл. G Ol И 13/00, 1975.
Rickert Н, The study of metallatom
diffusion in nonstehiometric compounds.- Phys. Chem. N.F., 1960, В 23, У 5/6, s.355. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
САМОДИФФУЗИИ (57) Изобретение относится к области метрологии диффузионных процессов в нестехиометрических соединениях, Цель изобретения — повышение экспрес,сности и точности определения коэф, фициента самодиффуэии. Одновременно измеряют кинетику окалинообразования и динамику изменения степени отклонения от термодинамического равновесия на межфазовой границе раздела металлокалина в начальной стадии процесса до установления стационарного режима окалинообразования, Корреляция между параболической константой окисления
К и степенью отклонения от равновеP сия на межфазовой границе металл— окалина U позволяет вычислить коэффициент самодиффузии D; по формуле
D = -RTdK /2FdU, где R — универсаль1 P 9 1Р чая газовая постоянная, Т вЂ” температура и F — - число Фарадея, 2 ил.
1?93568
HB фнг ° ? ПРЕДСТЛ13ЛЕНа За1311СИх30СТЬ
I< = Г(U) для системы Сы., при 400 C
По наклону линейного участка зависимости К (U) в начальной стадии по формуле
> -.-Г
ЙКр
2F dU где P — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К);
0 T — температура, К;
F — число Фарадея, Кл г/экв;
К вЂ” параболическая константа
P окалинообраэования, см /с;
2 — разность потенциалов на границе раздела металл — окалина, В,; г
D х10 см с
1,1 + 0,1
1,4 + 0,1
350
400 1,7 + 0,1
Г
Формула изобретения
Изобретение относится к метрологии процессов диффузионного переноса в нестехиометрических соединениях и может быть использовано для определения коэффициента самодиффуэии в нестехиометрических соединениях (например, в халькогенидах и оксидах).
Целью изобретения является повышение экспрессности и точности определения износа, снижение времени и степени разрушения слоя окалины.
На фиг.1 приведена схема устройст/ ва для реализации способа; на фиг„
2 — зависимость параболической константы окалинообраэования от разности потенциалов, Способ осуществляют следующим образом.
Исследования проводили на образце сульфида меди при 300> 350 и
400 С, Схема экспериментальной установки для осуществления предлагаеМого способа представлена на фиг.1, Исследуемый образец 1 представляет собой таблетку диаметром
15 мм, к которой пришлифована сверху кварцевая трубка 2 диаметром
10 мм и снизу медная таблетка 3 диаметром 10 мм. Внутри кварцевой трубки находится сера 4, Разность потенциалов U на границе раздела металл — окалина измеряют с помощью сложного потенциального зонда 5, состоящего из меди и ионного фильтра, обладающего униполярной проводимостью 35 по катионам меди в исследуемом интервале температур. В качестве ионного фильтра используют одновалент. ный бромид меди марки ЧДА, Кинетику окалинообразования определяют по
40 скорости смещения границы раздела
Си Б/S (ж). Смещение границы раздела определяют визуально с помощью катетометра (КИ-4) 6 с точностью + 0,01 мм„
Все устройство расположено внутри кварцевой трубки, через которую пропускают поток очищенного аргона.
После приведения образца в контакт с металлом при данной температуре регистрируют изменения разности потенциалов на границе раздела Cu/Cu>S и квадрата толщины окалины (11() с течением времени, Параболическую константу окалинообразования К опре- 55
P деляют по наклону кривой зависимости (13() = Г(т,), Время установления стационарных значений разностей потенциалов составляет 60-80 мин, ак тангенс угла наклона линейdU ного участка в начальной стадии зависимости Kp(U), были определены коэффициенты D самодиффузии меди, значения которых представлены ниже
Т, С
300
Способ определения коэффициента самодиффузии,.заключающийся в формировании контакта между образцом и
e1IJIBcTHHoH диффуэанта, измерении временной зависимости толщины слоя окалины в области контакта, определении параболической константы окалинообразования и расчете коэффициента самодиффузии, отличающийся, тем, что, с целью повышения экспрессности и точности определения, синхронно с толщиной слоя окалины измеряют разность потенциалов между слоем окалины и константы диффуэанта, определяют функциональную зависимость параболической пластины окалинообразования от разности потенциалов, а коэффициент самодиффуэии D; рассчитывают с помощью выражения
Вт ак, D ° -= ° Р, 2F dU где  — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К);
T — - температура, К;
F — число Фарадея, Кл>г/экв;
К вЂ” параболическая константа .Р окалинообраэования, см /с;
1293568
570
4cJP. 8
Составитель А. Кощеев
Редактор Н,Слободяник Техред И.Попович Корректор Г.Решетник
Заказ 376/45
Тираж 777 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,4
U - разность потенциалов ня границе раздела металл — ока линя, В;
dKp тангенс угла наклона линейdU ного участка в начальной стадии зависимости К (Uj.
