Положительнее потенциала

•1.1. Радиус-вектор, характеризующий положение частицы М относительно неподвижной точки О, меняется со временем по закону г=А sin wf-t-B cos со/, где А и В — постоянные векторы, причем AJ_B; со — положительная постоянная. Найти ускорение а частицы и уравнение ее траектории у(х), взяв оси х и у совпадающими по

Q1.2. Перемещение и путь. Частице в момент ^ = 0 сообщили скорость VD, после чего ее скорость стала меняться со временем t по закону v = v0(l — t/t), где т — положительная постоянная. Найти за первые t секунд движения: 1) вектор перемещения Дг частицы; 2) пройденный ею путь s.

ф1.8. Частица движется равномерно со скоростью и по параболической траектории y = kx2, где k — положительная постоянная. Найти ускорение а частицы в точке х = 0.

1) р(/)=а+/(1—а/)Ь, где а — положительная постоянная, найти вектор F в те моменты времени, когда F_l_p;

• 4.5. Небольшое тело массы т поднимается без начальной скорости с поверхности Земли под действием двух сил: силы F, меняющейся с высотой подъема у по закону F= — 2mg(l — ay), где а — положительная постоянная, и силы тяжести mg. Найти работу силы F на первой половине пути подъема и соответствующее приращение потенциальной энергии тела в поле тяжести Земли. (Поле тяжести предполагается однородным.).

2.15. Частица движется на плоскости с постоянным радиальным ускорением а, направленным от центра, и с нормальным ускорением 2иш, где to — положительная постоянная, и — скорость частицы. Принимая направление ускорения в начале системы координат в качестве полярной оси, получить уравнение траектории частицы.

где с — произвольная положительная постоянная, введенная

где с — произвольная положительная постоянная, введенная

где через с2 обозначена положительная постоянная В/Т1 и через b — другая постоянная. Ось х всегда можно переместить параллельно самой себе так, чтобы последняя постоянная исчезла и чтобы уравнение равновесия приняло вид

Тогда при <7=0 функция U (q) будет иметь максимум, равный нулю; это значит, что если е — произвольная положительная постоянная, меньшая некоторой, наперед заданной величины, то при всех значениях q, отличных от нуля и удовлетворяющих единственному условию

Вдоль кривой координаты х, у, г являются функциями дуги s. Следовательно, X, Y, Z будут также определенными функциями от s и в уравнении правая часть Ft является функцией от s. Это уравнение будет тогда совпадать с уравнением прямолинейного движения, происходящим по оси O's под действием силы Ft, зависящей только от положения точки. Требуется, чтобы это движение было таутохронным. Но мы видели, на основании метода Пюизё (п. 213), что необходимое и достаточное условие таутохронизма заключается в том, что сила Ft должна быть вида — kzs, где k2 — положительная постоянная. Следовательно, для того, чтобы предложенная кривая была таутохроной, необходимо и достаточно, чтобы

Катодные металлические покрытия (электродный потенциал которых в данных условиях положительнее потенциала защищаемого металла) в условиях активного растворения основного

тенциала, при котором ток уменьшается или остается постоянным. Для проверки этих данных выдерживают образцы при критическом потенциале в течение 12 ч и более, убеждаясь в отсутствии питтингов с помощью микроскопа с малым увеличением. При повышении содержания в нержавеющих сталях хрома и, в меньшей степени, никеля наблюдается сдвиг критического потенциала к более положительным значениям, что соответствует повышению устойчивости к питтингу [36, 371. Повышение критических потенциалов хрома и титана положительнее потенциала кислородного электрода в воздухе (0,8 В) согласно реакции

Для проверки применимости электрохимической теории коррозионного растрескивания был поставлен специальный эксперимент. Он заключался в измерении критического потенциала инициирования КРН нержавеющей стали 18-8 в кипящем^при 130 °С растворе хлорида магния с добавками и без добавок инги-бирующих анионов [22]. Анодная поляризация тем скорее вызывает растрескивание, чем положительнее потенциал; катодная поляризация, наоборот, увеличивает время до растрескивания. При потенциале ниже критического значения —0,145 В сплав становится практически устойчив (рис. 7.5, а). Добавление различных солей (например, CH3COONa) к раствору MgCl2 повышает критический потенциал. Когда критический потенциал становится положительнее потенциала коррозии, КРН прекращается (рис. 7.5, Ь). Следовательно, если критический потенциал равен потенциалу анода разомкнутой цепи, характеризующему катодную защиту, при которой скорость коррозии равна нулю (см. разд. 4.10), потенциал коррозии не может быть ниже критического. Однако, ввиду того что критический потенциал может быть и ниже, и выше потенциала коррозии, он должен иметь другое объяснение.

Было показано, что латунь 70-30 склонна к КРН в 1 н. NaaSO4 при рН = 2 [41 ], а латунь, содержащая 1 % Sn (адмиралтейская латунь), разрушается в 1 н. Na2SO4 при рН = 1ч-12 и потенциалах положительнее потенциала коррозии [42]. Ион SOl~, хотя и не особенно эффективен при инициировании КРН, становится агрессивным в области положительных потенциалов. И для мно-

КРН (критический потенциал становится положительнее потенциала коррозии), тогда как устойчивость к водородному растрескиванию падает. Следовательно, на практике важно иметь в виду, что тросы мостов, изготовленные из высокопрочной стали, должны пройти холодную обработку, чтобы уменьшить опасность растрескивания во влажном воздухе. Без такой обработки тросы разрушаются преждевременно несмотря на достаточный запас прочности, как это имело место в США и других странах. Более того, обезуглероженная с поверхности высокопрочная сталь (т. е. с более мягкой поверхностью) не разрушается в кипящей воде или в 3 % растворе NaCl, но быстро растрескивается при катодной поляризации. Назначительное количество водорода, образованного в результате реакции железа с водой, не оказывает влияния на твердые подповерхностные слои стали. Адсорбированная вода в большей степени, чем растворенный в решетке водород, является причиной растрескивания высокопрочных сталей и, возможно, высокопрочных мартенситных и дисперсионнотвердеющих нержавеющих сталей, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов, а также J- и у-латуней — все они склонны к разрушению в присутствии влаги.

Увеличивает анодную пассивируемость сплавов добавление высокозарядных металлических или металлоидных ионов, которые повышают плотность тока катионных зарядов до необходимого для пассивации уровня. В качестве таких ионов можно использовать металлы Cr, W, V, Мп или металлоиды Si, С, В, Р, S и N. Повышают пассивируемость сталей также легированием небольшими добавками электрохимически положительных металлов (Rt, Pd, Ru, Re), облагораживающих потенциал коррозии металла положительнее потенциала полной пассивации и обеспечивающих достаточную для пассивации плотность катионного тока. Исследованиями последних лет было показано, что для достижения эффекта повышения коррозионной стойкости металлов достаточно обрабатывать только поверхностные слои металла.

Потенциал коррозии титана с имплантированным палладием (373 К, 20 %-ный раствор H2S04) через 1 ч после погружения в раствор положительнее потенциала коррозии чистого титана. Положительный сдвиг за первый час коррозионных испытаний вызван селективным растворением титана и обогащением поверхностных слоев палладием. Затем происходили их медленное разблагораживание и последующая активация. Время до активации титана, содержащего палладий в количестве 0,5-1.10*6 атом/см2, составляет 7-8 ч, а содержащего 2,5-6.1016 атом/см2 -19-21 • ч. Следует отметить, что увеличение плотности палладия, имплантированного в титан, с 1016 до 2,5 • 1016 атом/см2 сопровождается увеличением времени активации более чем в 2 раза, в то время как изменение плотности с 2,5 • 1016 до 6 • 1016 атом/см2 приводит к росту времени активации на 20 %, т.е. коррозионная стойкость титана, имплантированного палладием, не прямо пропорциональна количеству внедренного палладия.

Идея метода кислородной пассивации сводится к следующему. Чтобы резко затормозить коррозию металла, необходимо обеспечить смещение его коррозионного потенциала до значений, которые положительнее потенциала пассивации. Это можно сделать либо пропуская через металл анодный ток (так называемая анодная защита), либо вводя в раствор окислитель в необходимой концентрации. При этом для практики принци-

щелочи) находится в пределах от — 1,3 до — 1,7 В, стандартный потенциал кальция равен — 2,866 В, или округленно — 2,9 В. Вряд ли при потенциалах, на 1,2,. ..1,6 В положительнее потенциала кальция, можно ожидать его осаждения, контактное выделение в этих условиях исключено. Объяснение наблюдаемого здесь синергизма основывается на концепции приведенной или <р-шкалы с учетом величины заряда алюминия [236]. В свое время было отмечено [186], что алюминий в растворе щелочи приобретает большой отрицательный заряд (что следует из величины его стационарного потенциала в приведенной шкале), являющийся приближенной мерой заряда поверхности:

Некоторые исследователи считают, что причиной КР углеродистых и коррозионно-стойких сталей может быть поглощение водорода у вершины развивающейся трещины. Это предположение связано с подкислением раствора в трещине, установленное экспериментально. Однако в этом случае трудно объяснить положительное влияние катодной поляризациии на КР как при потенциалах отрицательнее, так и положительнее потенциала водородного электрода. Существует и гипотеза микроструктурных превращений, происходящих под действием напряжений и интенсивно растворяющихся в коррозионной среде, образуя зародышевые трещины КР. Однако эта гипотеза может быть пригодна для ограниченного числа сплавов, в которых возможны подобные структурные превращения. Наиболее экспериментально обоснованной представляется электрохимическая теория КР, согласно которой основным фактором развития трещины является ускоренное анодное растворение металла в вершине трещины.

Литые хромомарганцевые сплавы разрушаются в морской воде равномерно со скоростью до 0,1 мм/год. Скорость коррозии хромомарганцевых сталей зависит от глубины погружения их в море. Например, скорость коррозии на глубине 7 м оказалась равной 0,05 мм/год, а на глубине 2—3 м — 0,1 мм/год. Время испытания сталей в морской воде также имеет определенное значение. Например, сплавы, испытания которых начались зимой, корродировали с меньшей скоростью, чем летом. Измерения потенциалов в морской воде показали, что из исследуемых сплавов: IXI8H9T, Ст. 3, Х15АГ15, Х25АГ15 самый отрицательный потенциал имеет Ст. 3. Потенциал хромомар-ганцевой стали типа Х15АГ15 в начальный момент погружения в морскую воду имеет одинаковое значение, равное потенциалу Ст. 3, но уже через 5 мин становится на 0,3 В положительнее потенциала Ст. 3. Более положительный потенциал имеет сталь 1Х18Н9Т [71, 72].