» » Взаимодействие алюминия и магния и их сплавов, находящихся в твердом состоянии, с окислительной атмосферой печи
02.02.2017

Алюминий, магний, а также сплавы на алюминиевой и магниевой основах при нагревании в атмосфере воздуха окисляются с поверхности. Окисление алюминия и его сплавов вначале идет довольно быстро, а дальше, по мере увеличения толщины пленки окислов, окисление замедляется (рис. 38, а). При дальнейшем выдерживании в окислительной атмосфере при высокой температуре окисление замедляется настолько, что кривая окисляемости приближается ассимптотически к некоторой горизонтальной прямой. Окисляемость алюминия в зависимости от температуры возрастает, но и в этом случае возрастание не очень большое. Окисляемость алюминиевых сплавов, содержащих медь, .несколько больше, чем окисляемость чистого алюминия, но характер окисления остается и в этом случае таким же.
Взаимодействие алюминия и магния и их сплавов, находящихся в твердом состоянии, с окислительной атмосферой печи

Окисление магния в воздушной атмосфере идет значительно энергичнее, чем окисление алюминия. Так, например, окисление при температуре 500° в электрической печи образцов магния показало, что в течение 6 час. заметного отклонения от прямолинейной зависимости не происходит (рис. 38, б, в). Пленки окислов сохранялись на образцах в виде слоев толщиной 0,3—0,4 мм. При охлаждении пленки отставали от металла в виде сплошных пластинок (рис. 39).
При проведении отдельных опытов по изучению окисляемости магния в твердом состоянии оказалось, что по мере окисления скорость образования окислов не только не уменьшается, но даже возрастает. Иначе говоря, кривая окисляемости в зависимости от времени обращена выпуклостью в сторону оси абсцисс.
Взаимодействие алюминия и магния и их сплавов, находящихся в твердом состоянии, с окислительной атмосферой печи

На первый взгляд непонятное явление усиления окисляемости магния с течением времени может быть объяснено следующим образом.
Образующаяся на поверхности образца пленка окиси магния оказывается настолько пористой (причем поры не являются друг от друга изолированными), что она не служит препятствием для прохождения через нее кислорода воздуха. С другой стороны, пористая окись магния обладает очень малой теплопроводностью. При реакции окисления магния:
2Mg + О2 = 2MgO + 287 180 кал

выделяется огромное количество теплоты. Вследствие малой теплопроводности пленки окиси магния теплота не успевает рассеиваться в окружающем пространстве, поэтому температура у поверхности образца под пленкой окиси повышается. При более высокой температуре окисление идет быстрее, следовательно, выделится еще большее количество теплоты, т. е. температура снова повысится. Таким образом, пленка окиси магния на образце служит своего рода пористым тепло-пленки окиси изолятором, который легко пропускает через себя кислород и другие окисляющие газы воздуха, но задерживает теплоту, выделяющуюся при окислении образца. Пленка окиси алюминия, наоборот, плохо пропускает воздух, но обладает большой теплопроводностью и легко отводит теплоту.
Способностью пленки окиси магния легко пропускать кислород воздуха и задерживать теплоту и объясняется повышение окисляемости образцов с течением времени.
Опыт в этих случаях, по существу, проходил не в изотермических условиях. Начало опыта протекало при заданной температуре, дальнейшее его течение совершалось уже при более высоких температурах и тем в большей степени, чем толще слой окиси магния образовывался с поверхности. Теплота окисления магния не успевает рассеиваться в окружающее пространство, температура металла под пленкой окиси прогрессивно повышается, и магний начинает гореть.
Этим и объясняется повышение окисляемости магния с течением времени (см. рис. 38, в), а также явление возгорания магния.
Если попытаться зажечь алюминиевый образец, то это не удастся, так как горение прекращается вследствие малой проницаемости пленки окиси алюминия для кислорода воздуха и ее высокой теплопроводности, что способствует быстрому рассеянию выделяющейся при реакции теплоты, хотя количество последней немногим меньше, чем при окислении магния.
Рассмотренные явления позволяют сделать практические выводы применительно к случаям плавки алюминиевых и магниевых сплавов.
Ввиду малой окисляемости алюминиевых сплавов плавка их в окислительной атмосфере вреда не принесет, в особенности при работе с массивными шихтовыми материалами, имеющими малую поверхность относительно массы.
В случае переплавки стружки или мелких отходов алюминиевых сплавов окислительная атмосфера может оказать вредное влияние вследствие увеличения окисления, но в этом случае следует применять специальные методы плавки под флюсом, а не пользоваться восстановительной атмосферой, которая может вызвать нежелательные последствия из-за возможности насыщения металла газом.
Плавка магниевых сплавов в окислительной атмосфере без флюсов не может быть рекомендована, ввиду их легкой окисляемости и даже возможности возгорания.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: