khimie.ru

В металлургии есть специфическая проблема — изучение неметаллических включений (оксидов, карбидов, нитридов, сульфидов, гидридов и др.). С одной стороны, нужно определять суммарное содержание «газообразующих элементов» (углерода, азота, водорода, кислорода, серы) с другой — вычленять и анализировать отдельные фазы (неметаллические включения). Соответственно развивались два направления исследований — определение «газов в металлах» и фазовый анализ металлов.

В СССР Н. П. Чижевский, П. С. Лебедев и Г. Я. Вейнберг создали оригинальную аппаратуру для определения содержания газов в черных металлах. Почти одновременно метод был применен для определения содержания газов в алюминии и его сплавах. Была создана и теория этого анализа (Ю. А. Клячко, Л. Л. Кунин). Обнаружено, что в определенных условиях значительную часть выделяющихся газов дает поверхностная реакция адсорбированных водяных паров с металлом. Определение газообразующих примесей часто бывало неточным из-за отсутствия соответствующих образцов сравнения, но проблему успешно решали. В 1970-е гг. в СССР лидером исследований в области определения газообразующих примесей стал Л. Л. Кунин, а позднее — Ю. А. Карпов. Большое развитие при определении газов получил метод вакуум-плавления. Для анализа газовых смесей, выделяющихся при плавлении, применяют масс-спектральный, атомно-эмиссионный, хроматографический, теплофизический методы. Был создан оригинальный спектрально-изотопный метод определения содержания водорода, азота и кислорода (А. Н. Зайдель, А. А. Петров и др.).

Одновременно с анализом газов в металлах развивался анализ неметаллических (или шлаковых) включений, цель которого — определение фазовообособленных примесей: оксидов, нитридов, силикатов, сульфидов, гидридов. Развитие фазового анализа было обусловлено, в частности, необходимостью создания высокопрочных и жаропрочных сплавов. Возникла потребность в определении карбидных, интерметаллидных и иных упрочняющих фаз. Особенно трудная задача — определение высокодисперсных включений. При разработке таких методик необходимо было учитывать достижения химии и физики твердого тела. Для отделения включении применяли электрохимическое растворение в сочетании с химическими методами обработки анодного осадка. Электрохимические методы получили научную основу в виде теории активного и пассивного состояния фаз, которые создаются и целенаправленно изменяются в ходе анодной поляризации. Подбор состава электролита и контроль потенциала позволили эффективно влиять на создание пассивного или активного состояния фаз и способствовать их селективному выделению или растворению в электролит для выделения малоустойчивых фаз были предложены неводнье электролиты. Химические методы определения фазового состава сочетали с рентгеноструктурным, микрорентгеноспектральным и другими физическими методами.