鈉鎂合金為什麼不能與水反應

A. 鈉鎂合金可以用於核反應堆導熱劑嗎為什麼

鈉鎂合金是否適合用作核反應堆導熱劑，以及為什麼，是一個復雜的問題，涉及合金的物理性質及核反應堆的工作原理。以下是對這一問題的詳細解析：
首先，鈉和鉀的合金在常溫下為液態，這是由於合金的熔點通常低於其組成金屬的熔點。鈉和鉀都是鹼金屬，它們在元素周期表中屬於同一族，因此它們具有相似的物理性質。當它們混合成合金時，由於原子間的金屬鍵強度減弱，合金的熔點降低，從而在常溫下呈液態。
其次，鈉鉀合金的沸點相對較高，且具有較低的蒸汽壓，這使得它在高溫環境下不容易汽化。在核反應堆中，需要一種能夠承受高溫並有效傳遞熱量的導熱劑。鈉鉀合金由於其液態特性，能夠很好地滿足這一需求，將核反應產生的熱量帶走。
此外，鈉鉀合金具有較高的導熱系數，這意味著它能夠有效地傳導熱量。在核反應堆中，導熱劑不僅要能夠將熱量帶走，還需要盡可能減少中子在傳遞過程中的能量損失。鈉鉀合金在這一方面表現出色，因為它能夠使中子在較短的距離內損失較少的能量。
最後，鈉鉀合金在輻射條件下的穩定性較好，不容易轉變為其他放射性物質。這對於核反應堆的安全運行至關重要。
綜上所述，鈉鎂合金（如存在）是否適合用作核反應堆導熱劑，還需要根據其具體性質進行評估。然而，基於鹼金屬合金的一般特性，我們可以推測鈉鎂合金可能也具備一些有利於核反應堆導熱劑的特性。

B. 鎂合金腐蝕的腐蝕分類

大氣環境中，鎂和鎂合金常溫就會發生腐蝕現象。在乾燥空氣中，鎂的表面會生成氧化鎂；在濕潤環境中，鎂的表面的氧化鎂會轉變成氫氧化鎂。大氣中的二氧化碳與水形成碳酸，與表面的氫氧化鎂反應還會生成碳酸鎂。此外，鎂合金錶面的氫氧化鎂還會與大氣中的污染物發生反應，例如二氧化硫。這些物質在鎂合金外形成了一層表面膜，但是這層表面膜並無法對鎂合金起到保護作用。這是由於，這些表面的物質在水中都是可以溶解的，它們不可能起到阻止內部的鎂繼續與外界發生反應的作用。
鎂合金在溶液環境中的腐蝕比在空氣中更加嚴重。鎂浸泡在自來水中，表面很快就產生了腐蝕坑，這說明自來水中的一些離子對鎂的表面膜產生了影響。這種影響會由於空氣中的二氧化碳溶入水中，形成的碳酸，而加速了鎂的腐蝕速度。鎂合金在溶pH值低於10.5的溶液環境中，即在酸性、中性、弱鹼性的環境中，合金錶面的氫氧化鎂會不穩定，從而內部的鎂也會被腐蝕。當溶液的pH值高於10.5時，雖然說在熱力學上，氫氧化鎂表面膜是穩定的，但是受膜層緻密度的影響，在一些含有強腐蝕性離子的溶液中，例如含有氯的溶液，鎂表面的氫氧化鎂膜層還是會被部分溶解。同時，溶液中的鎂離子遇到氫氧根離子生成的氫氧化鎂有可能再回到基體表面，在腐蝕過程中生成的氫氣會影響新形成的表面膜的質量。這樣沉澱而來的膜層較為疏鬆，起不到任何保護作用。 除了化學腐蝕外，鎂合金還普遍的存在應力腐蝕開裂現象（SCC），即鎂合金在幾乎不腐蝕的環境介質中，在拉伸應力尚未達到屈服強度一半的情況下仍有可能發生開裂現象。導致這種原因的因素有很多，如工作時構件的受力，熱脹冷縮引起的應力，工件裝配過程中的扭、壓、撞等引入的應力，構件生產的過程以及熱處理、成形、機械加工等引入的各種應力。一般的，認為SCC傾向隨著殘余拉應力的變大而變大。
這種應力腐蝕現象通常認為是由於一種氫脆的機制引起的。應力導致表面產生裂紋，產生裂紋處的表面沒有表面膜保護，氫原子能夠輕易地進入鎂和鎂合金中與鎂反應生成氫化鎂。這些進入的氫原子屬於小分子，它會位於晶格的間隙中，或在裂紋尖端的表面上。它們會影響到金屬原子的在這些位置上的電子密度分布，使其與相鄰的金屬原子間的鍵變弱，以致於更容易發生滑移，產生開裂。裂紋處的應力較為集中，晶格畸變較大，這就使氫原子更易優先存在於這些地方，降低了位錯間彈性的交互作用。氫原子的分布還會根據應力場的變化而進行調整，從而降低了位錯運動的阻力，提高了位錯的運動速度。