Ориентировочную скорость удаления окислов за счет их диссоциации оценивали также по уравнению Ленгмюра с подстановкой в него значений упругости диссоциации окисла. Скорость удаления окисной пленки за счет растворения кислорода в металле рассчитывали исходя из предположения, что она ограничивается дисрфузией кислорода в металл, по формуле

Д£ = -^.-М-1/Ш,(46)

гдеАЕ — толщина удаленного слоя в см;

Рм и Рок — плотность металла и его окисла;

я и / — вес кислорода в единице объема насыщенного кислородом металла и его окисла; И — коэффициент диффузии (при расчетной температуре) в см?1сек; / — время в сек. Максимальную скорость восстановления окислов элементами-раскислителями, содержащимися в металле (например углеродом), рассчитывали на основе совместного решения уравнения диффузии и уравнения Ленгмюра с учетом равновесного давления газообразного продукта реакции (при восстановлении углеродом —- СО). Конечное уравнение для этого процесса имеет вид

АЕ = АС0УШ,(47)

где С0 — концентрация элемента-раскислителя в сплаве;

А — постоянный коэффициент [остальные обозначения см. в формуле (46)].

На основе расчетов определены наиболее вероятные пути очистки металла в космическом вакууме по минимальной температуре, при которой пленка окисла (или чистого металла) толщиной 100 А удаляется с поверхности за год (табл. 34) [187]. Чем ниже эта температура, тем быстрее будут удаляться окисные пленки. Как следует из приведенных данных для некоторых металлов, в частности для алюминия, удаление окисной пленки даже в очень глубоком вакууме маловероятно. Возможность механического разрушения прочных окисных пленок на алюминии давлением сублимируемых паров металла, появляющихся под пленкой окисла, по-видимому, ничтожна ввиду низкого давления этих паров над твердым алюминием.

Для ряда металлов (серебра, меди, никеля) с относительно высокой упругостью диссоциации окислов в принятых для расчета условиях наиболее вероятным механизмом удаления окислов является их диссоциация.

На металлах, хорошо растворяющих кислород (титане, цирконии) в вакууме, можно ожидать растворения окислов в металле. Расчет показывает, что на стали окислы удаляются наиболее ин-234

Минимальная температура, при которой пленка окисла (или чистого металла) толщиной 100 А удаляется с поверхности за год [187]

тенсивно путем их восстановления углеродом. На рис. 154 приведены расчетные графики зависимости толщины удаленного слоя окисла (в А) от продожительности выдержки в вакууме 2,4 • 10~14 мм рт. ст. при температуре 910° С для чистого у-железа (удаление окислов осуществляется только за счет их диссоциации) и для нелегированной стали с 0,2% С (окислы восстанавливаются углеродом). Расчетная скорость восстановления окисла углеродом почти на десять порядков выше, чем скорость его удаления путем диссоциации.

На основе аналогичных расчетов, выполненных для вакуума порядка 1 • 10~4 мм рт. ст. в предположении, что газовая фаза при таком вакууме не

Рис. 154. Максимальная расчетная толщина удаленной окисной пленки на нелегированном аустените в зависимости от продолжительности выдержки при 910° С в космическом вакууме и от содержания углерода [ 187 ]