Как окисляются металлы при разной температуре?

В одном из предыдущих постов, к слову о нитях накаливания, я показывал, как при высокой температуре ведет себя на воздухе вольфрам, и стало понятно, почему в лампочке создают вакуум или другую бескислородную среду.

Давайте продолжим тему, и я вам покажу реальные свои аспирантские эксперименты по окислению разных металлов. Ничего сверхъестественного, конечно, я не делал, но, вдруг будет интересно.

Для начала небольшая предыстория. Как я уже упоминал в своих постах про аварию на японской АЭС Фукусима-1, данный инцидент задал новый тренд в научной среде по созданию материалов, стойких к высокотемпературному окислению, так называемого «толерантного топлива» – Accident Tolerant Fuel (толерантного к аварии, конечно же, а не то, что вы могли подумать). Дело в том, что циркониевые оболочки уранового топлива плохо себя ведут в среде пара при высокой температуре. Вступая в реакцию с водой, они сильно окисляются, выделяют водород и очень большое количество энергии. А водород под давлением в корпусе реактора, еще и с какой-то лишней энергией, которую надо куда-то девать, вряд ли приведет к чему-то хорошему.

Поэтому в ходе создания толерантного топлива попытались отойти от взаимодействия циркония с водой, и одним из перспективных и популярных способов стало нанесение на оболочку (тонкую трубку) покрытия из хрома. И это действительно работало, на картинке ниже я приведу этот вариант тоже. На самом деле, ситуация осложняется тем, что работающие в условиях ядерного реактора топливные оболочки подвергаются не только воздействию воды, но и высоким нагрузкам, высокой температуре, радиации и т. д. Поэтому подобрать материал сложно, и цирконий, за исключением вот этой описанной выше неприятности при аварии, удовлетворял всем требованиям. Поэтому лучшим решением, подумали ученые, было бы сохранить его свойства просто оградив его от внешней среды другим материалом.

Но я решил просто ради удовлетворения собственного интереса посмотреть, что будет с другими металлами при окислении. Ну потому что могу: есть печка, в закромах складов кафедры нашел листы разных металлов и пошел изучать. В результате оказалось, что, действительно, хром ведет себя наилучшим образом, он просто чернеет при температуре 1100°С, немного отслаивается, но по сравнению с остальными кандидатами, которые либо рассыпаются, либо плавятся – это небо и земля.

Особенно удивил тугоплавкий молибден (вторая по величине температура плавления после вольфрама – 2623 °С). После отжига при 1100°С я открыл печь, а его там нет. Он просто испарился и оставил вместо себя пятно. Когда температуру снизил до 850, через полчаса было видно, что начала плавиться поверхность. Оказалось, что у него образуется легкоплавкий оксид MoO3, с температурой плавления 801 градус. С ванадием происходит похожая ситуация.

Этот никуда не вошедший свой эксперимент оставлю здесь, как научно-популярный, вдруг кому-то будет интересно и пригодится. Пишите в комментарии, какой больше и при какой температуре металл понравился по виду.

После этого я продолжил изучать нанесение хромовых покрытий на цирконий.