Испарение металлов в вакууме

Кроме разобранных процессов, при плавке в вакууме происходит испарение элементов. Скорость испарения металлов зависит от многих физических величии. Как известно, устойчивость агрегатного состояния вещества определяется давлением и температурой.

Диаграмма состояния однокомпонентного вещества приведена на фиг. 4.

При давлениях и температурах, соответствующих области диаграммы левее АВС, вещество в равновесном состоянии должно находиться в твердом состоянии; при давлениях и температурах, соответствующих области CBD,— в жидком; правее ABD в газообразном состоянии.

Поэтому, если над веществом создается низкое давление, ниже а ления в тройной точке В, то при нагревании вещество перейдет

Термодинамика, расплавление в вакуумной печи металлов с большой упругостью пара происходит в таких условиях, когда над металлом в тигле создается давление, большее упругости пара в тройной точке; приборы же измеряют давление на значительном расстоянии от тигля. Образование указанного давления над металлом может быть объяснено следующим образом. Если тигель с металлом открыт и Вблизи последнего имеются холодные поверхности, на которых конденсируются его пары, то в случае боль-т дистилляция металла и перегонка имеются пары, которые и создают определенное давление.

Его из тигля на окружающие холодные предметы; если же тигель закрыт крышкой или достаточно узок, то над металлом всегда

Это давление может превысить давление, соответствующее тройной точке, если температура металла выше температуры плавления.

Упругость пара непосредственно над поверхностью металла определяется температурой. С увеличением расстояния от поверхности металла упругость пара падает, если температура окружающих предметов в печи ниже температуры металла; равновесие здесь не имеет места, и поэтому металл все время испаряется.

В случае небольшой упругости пара в тройной точке (10^-2 мм рт. ст. и ниже) скорость его испарения настолько мала, что подводящееся к нему тепло не успевает расходоваться на испарение и приводит к повышению температуры металла. При этом упругость пара соответственно возрастает, что соответствует переходу в область выше тропной точки, и расплавление металла становится возможным. В случае, если в вакууме нагревается вещество с большой упругостью пара в тройной точке, как например хром, магний или кальцин, если не приняты специальные меры, имеет место его возгонка.

Таким образом, при проведении плавок в вакууме важно знать величины упругости паров металлов, входящих в состав сплава.

В табл. 3 приведены экспериментальные данные о давлении паров и скорости испарения различных металлов при нагреве в вакууме.

Зависит в первую очередь от упругости пара данного металла. Чем больше упругость пара, тем больше скорость его испарения. Так, скорость испарения никеля составляет 1.10Х Х10⁵ г/см² сек при 137Г и при давлении 10^-3 мм рт. ст., а хрома 1,14- 10^-5 г!см? сек при 1090° и при давлении 10~³ лм-1 рт. ст. У вольфрама и молибдена скорости испарения в аналогичных условиях значительно ниже. Влияние вакуума проявляется особенно резко, когда остаточное давление равно или меньше парциального давления паров испаряющегося металла.

Скорость испарения металлов в зависимости от температуры ванны представлена графически на фиг. 5.

Скорость испарения металлов резко возрастает с увеличением температуры.