发布日期:2022-11-05 点击率:27
由于氢原子直径最小,易于溶解于金属,所以氢在金属中的溶解在真空技术和工程中是比较重要的。
氢溶于金属有五种类型:
(1)氢气在Ni、Fe、Co、Cr、Cu、Al、Ag、Mo、W、Pt、Mn等金属中形成固溶体,并随着温度的上升而增加。这类金属在溶解过程中伴随着吸热效应,称为第一类金属。
(2)在Ti、V、Zr、Nb、La、Ce、Ta、Th、Pd、Hf等Ⅲ、IV、V副族金属中,氢与金属组成假氢化物,但是随着温度的增加溶解度下降。这类金属在溶解过程中伴随着放热效应,称为第二类金属。
(3)氢气同碱金属和碱土金属组成氢化物,如NaH、CaH2形成以离子键结合的离子化合物。
(4)氢与C、Si、S、Se、As等ⅣA、VA、ⅥA族元素组成以共价键结合的共价化合物。
(5)氢在金属An、Zn、CdIn、Tl中不溶解。
第一类金属常用做真空设备和电真空器件的结构材料,其溶解度比较小,大约在104个金属原子中溶解不超过4个氢原子。第二类金属常用做吸气剂材料,其溶解度比第一类要大得多,大约每个金属原子可溶解0.5~3个氢原子。此外,溶解度还和材料的金相结构有关,例如,氢在真空系统常用的结构材料钢和不锈钢中的溶解度有很大差别。
除贵重金属外,大多数金属都能溶解一些氧。当超过了溶解的极限时,就出现氧化物的形态。所以,区别金属中所含的氧是处于物理溶解还是形成氧化物,通常是困难的。许多金属在熔融态时吸收大量氧气,而凝固时这些氧气又变成氧化物。因此,一般在熔融态金属中氧的含量往往大于固态金属所能溶解的量。
氮只有在高温度下才能溶解于某些金属,其中在锆中的溶解度较大,在钢和铁中的溶解度小于1%(重量)。氮不溶于钴、铜、银、金。
一氧化碳和二氧化碳只能溶于铁、镍这样一些金属之中,形成碳化物,但一氧化碳不溶于铜。虽然许多金属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扩散与表面金属氧化物反应,形成一氧化碳、二氧化碳而释放出来。
大气压力下氢气对镍、铁的渗透系数
(慧朴科技,huiputech)
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