Кинетика и механизм растворения в воде алюминия и магния, активированных висмутом

Abstract

Методом высокотемпературной волюмометрии при высоких давлениях и температурах 225—325 °С изучены кинетика и механизм взаимодействия с водой алюминия и магния тройной системы Al—Mg—Bi. Рассчитаны кинетические параметры реакции (константы скорости, энергии активации и степени превращения) и предложен механизм коррозионного растворения активированных висмутом алюминия и магния в воде с выделением водорода с высокими скоростями. С помощью рентгенофазового анализа определен фазовый состав сплава Al—Mg—Bi, показано, что при его кристаллизации наблюдается образование интерметаллидов Mg₃Bi₂ и Al₃Mg₂. Установлен состав продуктов взаимодействия с водой тройного сплава Al—Mg—Bi с образованием бемита AlOOH и гидрооксида магния Mg(OH)₂. Реакция проходит c выделением водорода со скоростью 3196 —4033 л/(м²×мин) в исследуемом интервале температур. С помощью электронного микроскопа JSM6490 LV (Япония) обнаружены микрокластеры в виде глобул, состоящиx из 5–12 наночастиц интерметаллидов Mg₃Bi₂ и Al₃Mg₂, гетеронаноструктур AlxBiy, где x>y, и агрегатов алюминия, активированного висмутом.

Методом високотемпературної волюмометрії при високому тиску і температурах 225—325 °С вивчено кінетику і механізм взаємодії з водою алюмінію і магнію потрійної системи Al—Mg—Bi. Розраховано кінетичні параметри реакції (константи швидкості, енергії активації і ступеня перетворення) і запропоновано механізм корозійного розчинення активованих вісмутом алюмінію і магнію у воді з виділенням водню з високими швидкостями. За допомогою рентгенофазового аналізу визначено фазовий склад сплаву Al—Mg—Bi, показано, що при його кристалізації спостерігається утворення інтерметалідів Mg₃Bi₂ і Al₃Mg₂. Встановлено склад продуктів взаємодії з водою потрійного сплаву Al—Mg—Bi — беміт AlOOH і гідрооксид магнію Mg(OH)₂. Реакція проходить з виділенням водню зі швидкістю 3196—4033 л/(м²×хв) у досліджуваному інтервалі температур. За допомогою електронного мікроскопа JSM6490 LV (Японія) виявлено мікроглобули, що складаються з 5—12 наночасток інтерметалідів Mg₃Bi₂ і Al₃Mg₂, гетеронаноструктур AlxBiy, де x>y, і агрегатів алюмінію, активованого вісмутом.

The kinetics and mechanism of the interaction of aluminium and magnesium of the ternary system Al—Mg—Bi with water have been studies by hightemperature volumetry at high pressures and temperatures (225—325 °С). The kinetic parameters of the reaction (rate constants, activation energies and degrees of transformation) have been calculated, and a mechanism of the corrosive dissolution of bismuth-activated aluminium and magnesium in water with hydrogen evolution at high rates is proposed. The phase composition of Al—Mg—Bi alloys has been determined by X-ray phase analysis; it has been shown that formation of the intermetallics Mg₃Bi₂ and Al₃Mg₂ is observed on its crystallization. The composition of the products of interaction between the ternary alloy Al—Mg—Bi and water (boekmite AlOOH and magnesium hydroxide Mg(OH)₂) has been determined. The reaction proceeds with hydrogen evolution at a rate of 3196—4033 L/(m²×min) in the temperature range in question. Microand nanoclusters in the form of globules, which consist of 5—12 Mg₃Bi₂ and Al₃Mg₂ nanoparticles, AlxBiy heteronanostructures (where x > y) and bismuth-activated aluminium aggregates, have been detected with the aid of a JSM6490 LV electron microscope (Japan).