Потенциал глобального

Химический потенциал дислокаций........... 46

Химический потенциал дислокаций

Отсюда величина деформации (при постоянных напряжении т и температуре Т), приводящая к появлению единичной дислокации в единице объема, равна 1/а1/"1. Совершаемая при этом механическая работа деформации единицы объема, которая в условиях пластического сдвига с учетом сказанного на с. 27 и 44 эквивалентна увеличению изобарно-изотермического (термодинамического) потенциала системы при образовании единичной дислокации в единице объема, т. е. химический потенциал дислокаций, определяется:

Химический потенциал дислокаций характеризует термодинамический потенциал модели — «решетки» дислокаций. Поскольку увеличение термодинамического потенциала дислокаций связано с увеличением энтальпии системы твердого тела в целом, необходимо установить зависимость химического потенциала атомов тела \IM (решетки металла) от химического потен-

При образовании плоских скоплений из п дислокаций химический потенциал дислокаций возрастает в п раз, тогда из формулы (85) получаем

1[аким образом, присутствие углерода и азота в стали способствует деформационному упрочнению и тем самым повышает химический потенциал дислокаций и атомов металла, т. е. создает необходимые условия для механоХимического растворения. Кроме того, адсорбция атомов углерода и азота на полигональных субграницах в некоторой мере способствует также увеличению химической активности. Этим, в частности, обусловлено некоторое увеличение [97, 98 ] скорости коррозии металла, прошедшего низкотемпературный отпуск, по сравнению с неотпущенным: полигонизация приводит к увеличению общей протяженности субграниц с сегрегированными на них атомами примеси (процессы диффузии примесей к субграницам облегчаются нагревом), которые повышают химическую активность этих границ. Однако следует иметь в виду, что сегрегация углерода и азота на субгра-

Химический потенциал дислокаций

В частности, для технического железа (отожженного или закаленного) найдено [33], что a fa 1,67-1011 дисл/см3 и т = 1, и для никеля [35] а fa 1,6-Ю11 дисл/см3, т = 1 *, Отсюда величина деформации (при постоянных напряжении т и температуре Т), приводящая к появлению единичной дислокации в единице объема, равна I/a1/"'. Совершаемая при этом механическая работа деформации единицы объема в условиях пластического сдвига с учетом сказанного выше эквивалентна увеличению изобарно-изотермического (термодинамического) потенциала системы при образовании единичной дислокации в единице объема, т. е. химический потенциал дислокаций определяется по формуле

(Химический потенциал дислокаций характеризует термодинамический потенциал модели — «решетки» дислокаций. Поскольку увеличение термодинамического потенциала дислокаций связано с увеличением энтальпии системы твердого тела в целом, необхо- димо установить зависимость химического потенциала атомов тела ц.м (решетки металла) от химического потенциала дислокаций [гд. ' Суммирование этих потенциалов (как это делается в случае точечных дефектов) для определения результирующего потенциала металла с дислокациями не имеет смысла, так как указанные величины относятся к различным термодинамическим моделям («решетка» дислокаций и решетка металла).

При образовании плоских скоплений из п дислокаций химический потенциал дислокаций возрастает в п раз, тогда из формулы (97) получаем:

Присутствие примесей в металле создает условия для деформационного упрочнения. При насыщении дислокаций атомами примеси появляется «зуб» текучести на кривых деформации, наблюдается эффект Портевена — Ле-Шателье и характерное повышение химической активности на полигонизационных субграницах в случае твердых растворов Fe—С. Упрочнение в разбавленных твердых растворах обычно пропорционально концентрации (правило Норбери). В сплавах внедрения энергия связи между атомами примеси и дислокациями может быть велика, особенно для сплавов Fe—С и Fe—N, где эта энергия составляет Wu \ « 0,55 эВ [10], что значительно выше, чем WM для многих других сплавов. Таким образом, присутствие углерода и азота в стали способствует деформационному упрочнению и тем самым повышает химический потенциал дислокаций и атомов металла, т. е. создает необходимые условия для механохимического растворения. Кроме того, адсорбция атомов углерода и азота на полигональных субграницах в некоторой мере способствует также увеличению химической активности. Этим, в частности, обусловлено некоторое увеличение [105, 106] скорости коррозии металла, прошедшего низкотемпературный отпуск, по сравнению с неотпущенным: полигонизация приводит к увеличению общей протяженности субграниц с сегрегированными на них атомами примеси (процессы диффузии примесей к субграницам облегчаются нагревом), которые повышают химическую активность этих границ. Однако следует иметь в виду, что сегрегация углерода и азота на субграницах повышает скорость коррозии в кислых растворах вследствие снижения перенапряжения водорода на выделениях [107], а не вследствие облегчения анодной реакции. Последняя замедляется из-за понижения энергии, связанной с дислокациями, адсорбировавшими примеси: «старые» дислокации травятся труднее, чем «свежие».

\ -Химический потенциал дислокаций ......... 49

экологические ~ озонобезопас-ность, низкий потенциал глобального потепления (желательно), негорючесть, нетоксичность;

Для анализа экологической целесообразности применения хладагентов используют следующие параметры: потенциал разрушения озона ODP (Ozon Depletion Potential); потенциал глобального потепления (парникового эффекта) GWP (Global Warming Potential) или HGWP (Halocarlon Global Warming Potential).

Потенциал глобального потепления, GWP принят за единицу для диоксида углерода (СО2) с временным горизонтом 100 лет, а потенциал HGWP подсчитывают относительно значения этого параметра для R11, также принятого за единицу.

Известно, что галоидопроизводные углеводороды имеют значительно больший, чем диоксид углерода, потенциал глобального потепления GWP. Однако количество попадающего в атмосферу диоксида углерода существенно превышает объемы утечек гало-идопроизводных углеводородов, и поэтому прямое влияние последних на возрастание парникового эффекта ранее считали незначительным. Остановимся на этом моменте более подробно.

где GWP — потенциал глобального потепления; М — масса эмиссии хладагента в атмосферу, а — коэффициент, характеризующий эмиссию диоксида углерода в атмосферу Земли при выработке 1 кВт • ч электроэнергии; Я — количество электроэнергии, потребленной за все время эксплуатации конкретной холодильной установки; L — время эксплуатации оборудования.

экологические — озонобезопасность, низкий потенциал глобального потепления, негорючесть и нетоксичность;

Хладагент R123. Относится к группе ГХФУ (HCFC). Температура кипения при атмосферных условиях 27,9 "С. Потенциал разрушения озона ODP = 0,02, потенциал глобального потепления GWP = 90. Молекулярная масса 152,9. Характеристики хладагента R123 на линии насыщения и его физические свойства приведены в приложениях 5 и 17. Хладагент предназначен для ретрофита (замена хладагента на озонобезопасный) холодильных установок — во-доохладителей, работающих на R11. Теоретическая холодопроиз-водительность цикла с R123 составляет 0,86 относительно холодо-производительности цикла с R11, температура и давление конден-

Хладагент R290. Химическая формула С3Н8 (пропан). Относится к группе ГФУ (HFC). Потенциал разрушения озона ODP = 0, потенциал глобального потепления GWP = 3. Характеризуется низкой стоимостью и нетоксичен. При использовании данного хладагента не возникает проблем с выбором конструкционных материалов деталей компрессора, конденсатора и испарителя. Пропан хорошо растворяется в минеральных маслах. Температура кипения при атмосферном давлении —42,1 "С. Преимуществом пропана является также низкая температура на выходе из компрессора. Однако пропан как хладагент имеет два принципиальных недостатка. Во-первых, он пожароопасен, во-вторых, размеры компрессора должны быть больше, чем при использовании в холодильной машине R22 заданной холодопроиз-водительности.

Хладагент R125. Химическая формула CHF2CF3 (пентафтор-этан). Относится к группе ГФУ (HFC), не содержит хлора. Потенциал разрушения озона ODP = 0, потенциал глобального потепления GWP = 860. Температура кипения при атмосферном давлении —48,1 °С (приложения 7, 18). Хладагент рекомендуется применять в чистом виде либо в качестве компонента альтернативных смесей для замены R22, R502 и R12. Хладагент R125 непожароопасен. По энергетическим характеристикам и коэффициенту теплоотдачи он проигрывает хладагентам R22 и R502. По сравнению с R502 имеет более крутую кривую, характеризующую зависимость давления насыщенных паров от температуры, низкую критическую температуру и небольшую удельную теплоту парообразования, что приводит к необходимости повышения степени сжатия. В связи с этим возможности применения R125 в холодильном оборудовании, использующем конденсаторы с воздушным охлаждением, весьма ограничены.

Хладагент R134. Химическая формула CF3CFH2 (тетрафтор-этан). Молекула R134a имеет меньшие размеры, чем молекула R12, что делает более значительной опасность утечек. Относится к группе ГФУ (HFC). Потенциал разрушения озона ODP = 0, потенциал глобального потепления GWP= 1300. Физические свойства R134a приведены в табл. 9, а характеристики на линии насыщения — в приложении 8.

R12 на R134a, имеющий высокий потенциал глобального потепления GWP, в холодильных компрессорах сопряжена с решением ряда технических задач, основные из которых: