ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИКИ И СТРОЕНИЯ РЕАКЦИОННОЙ ЗОНЫ

ПРИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ ОКИСЛЕНИИ МЕДИ

Приседский В.В., Виноградов В.М., Лебедев К.А.

Донецкий национальный технический университет

Методами термогравиметрии, микроскопии и РФА изучено высокотемпературное (500-1000 °С) окисление образцов меди в виде проволочек и пластин на воздухе, а также в смесях воздуха с аргоном.

Обнаружено резкое замедление скорости реакции задолго до достижения равновесного состояния системы и образование устойчивых к дальнейшему окислению смесей Сu₂О и СuО. Явление объясняется нерегулярным характером развития диффузионной реакционной зоны, вызываемым параллельно протекающей рекристаллизацией и увеличением диффузионного сопротивления оксида СuО,

Первоначально на поверхности меди образуется слой оксида меди (II), увеличивающийся за счет роста нитевидных кристаллов - усов. По мере уплотнения нитевидных кристаллов в местах их контакта происходит рекристаллизация в более эквиаксиальные зерна, что приводит к формированию на поверхности окалины более плотного слоя СuО. Увеличение диффузионного сопротивления СuО вызывает появление и рост слоя фазы Сu₂О. Вследствие неравномерности уплотнения наружного слоя, а также образования макро- и микротрещин в слое окалины реакционная зона разбивается на многочислен­ные "очаги" фазы Сu₂О, окруженные плотными слоями рекристаллизованного СuО с низкой диффузионной проницаемостью. Подобной фрагментации реакционной зоны предшествует локальный "возврат" процесса - восстановление зерен мелкокристаллического СuО до Сu₂O.

Полное исчезновение металлической фазы соответствует моменту резкого замедления кинетики окисления, что связано с замедлением дальнейшего развития трещин и других путей облегченной диффузии в слое окалины. Образо­вавшаяся "фрагментированная" двухфазная смесь оксидов меди Сu₂О и СuО далека от равновесного состояния, но чрезвычайно медленно подвергается дальнейшему окислению. Разработана детальная схема развития реакционной зоны, установлен механизм реакционной диффузии при окислении меди.