Проницаемость, растворимость и диффузия водорода

Введение
Глава 1. Проникновение и состояние водорода металлах
1.1 Проницаемость водорода в металлах и сплавах
1.2 Растворимость водорода в металлах и сплавах
1.3 Диффузия водорода в металлах и сплавах
1.4 Факторы, влияющие на проницаемость и растворимость водорода
1.5 Взаимодействие водорода с титаном
1.6 Формулы, используемые для нахождения проницаемости и растворимости водорода в металлах и сплавах
Список литературы

Действия водорода в сталях описываются такими параметрами, как диффузия, растворимость и проницаемость, которые, в свою очередь, имеют сильные зависимости от структурного состояния, хим состава и растворимости. Один и тот же образец стали при одной и той же температуре состоит из разного количества элементов (феррит, карбиды, аустенит и т.п.). Любой из этих элементов будет содержать различное количество водорода, ведь это обусловлено различной растворимостью его в себе. Следовательно, все процессы выделения и поглощения данного газа в стали при постоянном изменении температурного градиента в процессе ее обработки будут проходить с различными скоростями и неодновременно. Экспериментально показано, что атомы газа в стали распределяются неравномерно вследствие присутствия различных дефектов в структуре.
Данная тематика на протяжении последнего века остается одной из основных областей изучения [1]. Связано это с тем, что имеется практический интерес в применении системы металл-водород, к примеру, разработке фильтров, которые будут применяться для получения абсолютно чистого водорода, разделения изотопов, задачах транспортировки водорода и т.п. Помимо этого, исследования, проведенные в [2], показали, что водород отрицательно влияет на охрупчивание, коррозию и распространение трещин в материалах, что еще больше подогрело интерес к исследованиям в данной области. Особенно интересными являются исследования в газо-нефтяной отрасли, которые направлены на изучение водородного охрупчивания металлов и сплавов и водородной коррозии металлических конструкций оборудования [3, 4].
Исследования в ядерной области направлены на получение результатов, которые в дальнейшем могут быть применены для защиты охладительных элементов, тепловыделяющих конструкций реакторов и сосудов для сохранения ядерного топлива от водородного охрупчивания [3, 5].
Обладая данными о состоянии подобных систем и способах неразрушающего контроля на ранних стадиях, можно проводить оценку безопасной эксплуатации с последующей диагностикой наиболее уязвимых этапов разрушения металлических конструкций.
Несмотря на довольно маленькую массу и размеры, атомы водорода имеют достаточно высокую диффузионную подвижность [3-5]. Даже тот факт, что водород при внедрении в металл может вызвать его деформацию, никоим образом не влияет га тип кристаллической решетки. который чаще всего остается таким же, соответственно, можно говорить о том, что влияние водорода на металл является достаточно «мягким». Следовательно, можно произвести вывод атомов водорода из металла, не ухудшая свойства самого металла. Таким образом, можно сделать вывод, что задача контролируемого воздействия водорода на металлы [6] является весьма актуальной.
Следовательно, применение воздействия водорода на металлы и сплавы при некоторых внешних условиях может привести к улучшению свойств и структуры последних. Данное направление, которое является новым в металловедении, стало называться «водородная обработка материалов» и в настоящее время получило достаточно широкое распространение [7].