Процессы газопроницаемости будут возникать в жидкометалличе
-
ских системах не только на низких
(
400
. . .
450
км
)
и даже на высоких
(800
. . .
1000
км
)
околоземных орбитах
(
атомарный кислород
),
но и на
геостационарных орбитах
(
орбитальный водород
,
захваченные прото
-
ны
)
и даже на околомарсианских орбитах
(
атомарный кислород
).
По от
-
дельности процессы растворимости
,
диффузии
,
проницаемости невоз
-
можны
.
Критерием количественной оценки газопроницаемости служит
коэффициент проницаемости
,
т
.
е
.
плотность диффузионного потока
:
Π =
С
D/δ,
где
Π
—
коэффициент проницаемости
,
г
/
см
2
·
с
;
С
—
коэффициент рас
-
творимости
,
г
/
см
3
;
D
—
коэффициент диффузии
,
см
2
/
с
;
δ
—
толщина
стенки
,
см
.
Как правило
,
в расчетах принимают максимальную растворимость
(
концентрацию
)
при данной температуре
С
=
С
max
.
Коэффициент про
-
ницаемости
Π =
С
max
D/δ
это
,
по сути
,
максимально возможный при
данной температуре и толщине стенки диффузионный поток раство
-
ренных в металле атомов газа
.
При более высоких диффузионных по
-
токах концентрация атомов кислорода в поверхностном слое ниобия
превысит равновесное для данной температуры значение
С
max
,
и на
-
чнется выделение фазы
NbO —
окисление поверхности
.
В работе
[5]
приведены аналитические температурные зависимо
-
сти
С
max
(
Т
)
и
D
(
T
)
практически для всех металлов периодической си
-
стемы
.
Для тугоплавких металлов эти зависимости даны в табл
. 3
и
4,
(
зависимости для лития
—
по данным работы
[6]).
Результаты расче
-
та растворимости
,
диффузии и проницаемости в диапазоне температур
600
. . .
1200
◦
С приведены соответственно на рис
. 4–6.
Таблица
3
Аналитические соотношения для расчета высокотемпературной
газопроницаемости тугоплавких металлов
Наиме
-
нование Обозна
-
чение Размер
-
ность Активационные уравнения Расчетные уравнения
Раство
-
римость
с
max
%
ат
.
с
max
=
=
с
0
exp(
−
H
ap
R
−
1
T
−
1
)
lg(
с
max
)=
A
−
BT
−
1
Диффу
-
зия
D
см
2
/
с
D
=
D
0
exp(
−
H
a
д
R
−
1
T
−
1
)
D
=
D
0
exp(
−
FR
−
1
T
−
1
)
Прони
-
цаемость
Π
г
/
см
2
·
с
Π = Π
0
exp(
−
H
a
п
R
−
1
T
−
1
)
H
a
п
=
Н
дис
+
H
ap
+
H
a
д
Π =
с
max
D
П р и м е ч а н и е
.
с
0
,
D
0
,
Π
0
—
соответственно коэффициенты растворимости
,
диф
-
фузии и проницаемости
;
H
ap
,
H
a
д
,
H
a
п
,
Н
дис
—
соответственно теплота активации
растворимости
,
диффузии
,
проницаемости
,
диссоциации
;
R
—
газовая постоянная
,
Т
—
температура
48 ISSN 0236-3941.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. "
Машиностроение
". 2003.
№
3
