Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Научные открытия в изучении свойств углерода.



Научное открытие "Явление ускоренного испарения углерода из металлокарбидных и карбидоуглеродных эвтектик".

Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление ускоренного испарения углерода с поверхности жидкости при контактировании жидких углеродсодержащих эвтектик с неупорядоченными формами углерода со скоростями до 20 раз более высокими, чем скорость испарения углерода из графита при одной и той же температуре. Явление наблюдается при любом вакууме, а также в атмосфере инертных газов и атмосфере воздуха в пределах до несколько сотен кг/см2, максимальная скорость испарения имеет место вблизи температуры плавления эвтектики".
Авторы: В. П. Елютин, В. И. Костиков, М. А. Маурах, Н. Н. Шипков, В. П. Соседов, И. А. Березин, В. Н. Бобковский, И. А. Пеньков.
Номер и дата приоритета: № 143 от 24 октября 1969 г.


Описание открытия.
Член-корреспондент АН СССР В. П. Елютин, доктора технических наук, профессора В. И. Костиков и М. А. Маурах (Московский институт стали и сплавов), доктор технических наук Н. Н. Шипков, кандидаты технических наук В. П. Соседов, И. А. Березин, В. Н. Бобковский (Всесоюзное объединение Союзуглерод), кандидат технических наук И. А. Пеньков (Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения) открыли явление ускоренного испарения углерода из металлокарбидных и карбидоуглеродных эвтектик (эвтектика – смесь веществ, которая имеет наиболее низкую температуру плавления или таяния по сравнению со смесями тех же веществ, взятых в других соотношениях).

Скорость испарения определяется, главным образом, природой вещества и его температурой. Если испаряется сплав или раствор, то скорость испарения каждого из компонентов зависит от его концентрации: чем меньше концентрация, тем ниже парциальное давление и скорость испарения. На скорость испарения оказывает влияние также давление газа или пара, которые окружают испаряющееся тело. Наиболее высокая скорость испарения достигается при отсутствии внешней атмосферы. В этом случае процесс испарения называют молекулярным или лангмюровским – скорость испарения подчиняется закону Лангмюра. На практике условия, при которых обнаруживается лангмюровское испарение, достигаются в высоком вакууме.

До недавнего времени в науке и практике считалось очевидным, что если сравнивать скорость испарения углерода из 100%-ного графита и лежащей на его поверхности капли расплавленного металла, в котором растворено 4-10% углерода, то скорость испарения углерода из металлического расплава должна быть соответственно в 25-10 раз меньше. Однако на самом деле это совсем не так. Скорость испарения углерода из жидкого металла, соприкасающегося с графитом, оказывается в несколько десятков раз выше, чем из 100%-ного графита в одних и тех же условиях, т. е. при одинаковой температуре и одинаковом давлении окружающего газа.

В результате многочисленных экспериментов было установлено, что лежащая на поверхности графитового или угольного образца капля жидкого металла (кобальта, молибдена, ниобия и т. п.) работает как молекулярный насос в отношении углерода графита, угля и других неупорядоченных форм. На границе металл–графит углерод интенсивно растворяется в металлическом расплаве, а со свободной поверхности капли испаряются с большей скоростью и в большем количестве, чем с поверхности графита. Развитие этого процесса приводит к тому, что за несколько минут капля, например, жидкого молибдена погружается в графит на несколько миллиметров.

Если над образцом графита с каплей жидкого металла расположить конденсатор, то толщина слоя углерода, сконденсировавшегося на нем непосредственно над каплей жидкого металла, будет в несколько раз толще, чем на других участках конденсатора над графитовым образцом. Углерод конденсируется в упорядоченной форме в виде пиролитического графита. Процесс перехода от неупорядоченной формы к упорядоченной наблюдается и при отсутствии зазора между поверхностью капли и пирографитом. Состав жидкого металла во время таких опытов не изменяется – концентрация углерода в нем сохраняется на уровне эвтектической, не изменяется и количество металлического расплава.

Ускоренное испарение углерода из жидких металлокарбидных и карбидоуглеродных эвтектик наиболее ярко проявляется при температурах плавления соответствующих эвтектик. Эффект прекращается при 150-200° выше температуры плавления эвтектики. Явление наблюдается в вакууме при атмосферном и избыточном давлениях.

Изучение этого явления углубит теорию испарения компонентов жидких эвтектических сплавов и коллоидных растворов, а также позволит уточнить представления о механизме геохимического происхождения естественного графита и алмаза, что даст возможность проводить целенаправленные поиски новых месторождений. В связи с этим академик Н. В. Агеев отмечал: "Как искали месторождения алмазов еще вчера? Единственным геологическим ориентиром служили спутники алмазов: найдешь кимберлитовые трубки – ищи драгоценный камень. Теперь становится очевидным – разведку алмазных месторождений нужно вести там, где поднимавшаяся раскаленная магма могла контактировать с углеродсодержащими породами – каменным углем, древесными окаменелостями".

Открытие вносит новое в объяснение механизма процесса получения искусственных алмазов, позволяет правильно подойти к выбору углеродного сырья, вида и количества металла - растворителя, а также наметить оптимальный температурный режим процесса синтеза алмазов. Отмечая большую значимость открытого явления для науки и производства, академик Л. Ф. Верещагин писал: "Открытый эффект – это новая глава в теории испарения веществ, что стимулирует новые исследования в этой области. Особое значение это явление имеет для решения вопроса о состоянии атомов углерода в эвтектических расплавах, что весьма важно для металлургии чугуна, стали, высокотемпературных материалов и т. п.".




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МАТЕМАТИКА
Сайт создан в системе uCoz