filebar
Методические пособия по сварочным работам

Взаимодействие алюминия с азотом и сложными газами

Кроме кислорода, в атмосфере, окружающей ванну в процессе сварки, могут присутствовать в заметных количествах азот, водород и сложные газы или продукты их диссоциации. Алюминий энергично взаимодействует со всеми газами, образуя нитриды, карбиды и окислы. Об этом свидетельствуют высокие отрицательные значения изменения свободной энергии соответствующих реакций, приведенных в табл. 2. Сопоставление величины для различных реакций позволяет сделать также вывод о том, что образование нитридов и карбидов алюминия возможно лишь в атмосфере, в которой отсутствует кислород или соединения, способные его отдавать, окисляя алюминий.

В противном случае в первую очередь образуется пленка окиси алюминия, которая предотвращает дальнейшее взаимодействие алюминия с внешней средой.
При температуре 1000° К реакция алюминия с кислородом может протекать реакция с азотом с образованием нитрида алюминия реакция с метаном с образованием карбида. В работе установлена возможность образования нитрида в результате взаимодействия азота с алюминием при температурах 700—850° С. При температуре 940—950° С на воздухе нитрид алюминия начинает разлагаться и окисляться, а в вакууме отдает азот при температуре 1000° С. Нитрид алюминия имеет плотность 3,05 г/см3. Плавится под давлением 4 при температуре 1840—1870° С. При температуре 100° С нитрид алюминия разлагается водой, образуя аммиак.

Карбид алюминия Al4C3 может быть получен нагреванием алюминия в присутствии угля. По результатам различных исследователей температура образования карбида алюминия 1400— 1700° С. Имеются сведения о возможности образования карбида алюминия по реакции. В вакууме в интервале температур 400—1400° С карбид алюминия прочен. При температуре 2200° С возгоняется, не приходя в жидкое состояние. Плотность карбида алюминия 2,36 г/см2. Карбид алюминия так же, как и нитрид, легко окисляется, вступая во взаимодействие с кислородом при весьма малом парциальном давлении его в атмосфере. Например, при 1000° К карбид алюминия вступает во взаимодействие с кислородом при ро2 = = 1,828-Ю-32 am, а нитрид.

Очень важной с точки зрения образования различных дефектов является реакция алюминия с водяным паром. Алюминий вступает во взаимодействие с парами воды при ничтожно малом парциальном давлении их в атмосфере. Например, при 1000° К в условиях сухой воздушной атмосферы взаимодействие алюминия начинается при рн2о — 2,59-IO"19 am, что соответствует содержанию влаги в 8,9-10:10 меньшему, чем в воздушной атмосфере в летнее время года [58]. Таким образом, в любой «сухой», в общем понимании, атмосфере концентрация влаги достаточна для реакции с чистой поверхностью алюминия.
С карбидом и нитридом алюминия взаимодействие влаги происходит также достаточно активно. Например, при 1000° К взаимодействие карбида алюминия с водяным паром происходит, а с нитридом алюминия. В результате взаимодействия карбида и нитрида с влагой образуются метан и аммиак. Высокие значения парциального давления образующихся газов свидетельствуют о возможности возникновения в расплавленном металле пор, вызванных реакциями взаимодействия нитрида и карбида и влагой. В результате взаимодействия алюминия с водяным паром образуется окисел и водород:

Яндекс.Метрика