Система водород - железо. Растворимость водорода в жидком железе, страница 10

Хотя данные о состоянии и поведении водорода в металле позволяли качественно решить этот вопрос вполне определенно и однозначно и без проведения специальных экспериментов, т. к. повышение концентрации ионизированных атомов водорода на границе раздела металл - газ неминуемо должно было способствовать увеличению окклюзии водорода металлом, однако большой интерес представляло получение количественных данных. Бланшаром была исследована растворимость водорода (используемого в качестве теплоносителя в бассейновом реакторе, в стали типа 18-10 при температурах 20-800⁰ С, давлениях 0,50-4,05 бар (0,5-4 атм) при наличии мощного потока γ-излучения. Было установлено сильное повышение растворимости водорода в облучаемой стали: при температуре 800⁰ С и продолжительности облучения 15 мин облученные образцы абсорбировали в 5 раз больше водорода, чем необлученные. Влияния давления в указанных условиях опыта обнаружено не было.

То обстоятельство, что железо при повышенных температурах в исследованном интервале не взаимодействует с водородом химически и не образует гидридов, нельзя считать доказательством невозможности существования гидридов железа вообще.

Многие исследователи сообщали о получении продуктов, которые. якобы являлись гидридами железа. Эти продукты представляли собой тонкодисперсные порошки, содержащие большие количества водорода и обладающие пирофорностью. В ранних работах сообщалось о синтезировании гидридов железа стехиометрического состава, однако в последующих исследованиях воспроизвести синтез не удалось. Возможно, что получаемые порошкообразные продукты представляют собой тонкодисперсное восстановленное железо, на поверхности которого удерживалось путем физической адсорбции значительное количество водорода.

Рей и Сахей сообщили о получении гидридов железа путем взаимодействия хлорида железа с эфирным раствором фенилмагнийбромида в присутствии сухого водорода. При этом они указали, что можно различать три гидрида железа, соответствующих стехиометрическим формулам FeH, FeH₂ и FeH₃, и что при повышении температуры высшие гидриды переходят в гидрид состава FeH, устойчивый при температурах ниже 150⁰ С. Некоторые исследователи, например Симс, по-видимому, разделяют эту точку зрения и соглашаются с возможностью образования в описанных условиях химических соединений железа с водородом, отвечающих точным стехиометрическим формулам. Однако полученные Реем и Сахеем продукты, содержащие значительные количества водорода, не настолько исследованы, чтобы можно было сделать окончательный вывод о состоянии и природе связи элементов в этих продуктах. Не исключено, что по своей физико-химической природе они аналогичны водородсодержащему ванадию или водородсодержащему титану, получаемым при восстановлении соответствующих окислов металлов, т. е. представляют собой продукты окклюзионного процесса, а не истинное химическое соединение с водородом.

В ряде работ последнего времени были произведены измерения внутреннего трения водородсодержащих образцов низкоуглеродистой стали. Бейном был обнаружен в образце наводороженной стали пик внутреннего трения при температуре ~ 57 ⁰К,. Винер сообщил о том, что наводороживание отожженной стали с последующим старением при комнатной температуре приводит к появлению пика внутреннего трения при ~ 105⁰ К, а при замене старения наводороженного образца пластической деформацией (растяжение) пик внутреннего трения появляется при ~ 115⁰ К.. В позднейшей работе было произведено исследование внутреннего трения водородсодержащих образцов стали на весьма чувствительной установке в диапазоне частот 10-90 кгц. Исследуемые образцы содержали 1-6 см³ водорода на 100 г. Измерения производились в широком интервале низких температур начиная от 20⁰ К (жидкий водород). Никакого пика внутреннего трения, связанного с присутствием водорода в стали, обнаружено не было. Полученные данные рассматриваются автором работы как подтверждение того, что при низких температурах (ниже 400⁰ К) водород также не образует в решетке Fe твердого раствора внедрения.