Среды используются при плавке и термообработке, а также, часто, в условиях применения тугоплавких металлов. Нагнетаемый инертный газ подавляет или, по крайней мере, уменьшает взаимодействие тугоплавких металлов и компонентов их сплавов с воздухом, т.е. прежде всего с кислородом, приводящим, как известно, к катастрофическому окислению, и, кроме того, уменьшает испарение металла и особенно легколетучих легирующих компонентов сплавов. В качестве защитных в первую очередь используются инертные газы (прежде всего аргон, часто гелий). Для чистых металлов VI и VII групп: молибдена, вольфрама, а также рения часто используется азот, водород и их смеси, так как растворимость водорода и азота в этих металлах крайне низка.
Уменьшение испарения металлов и компонентов сплавов в инертных средах связано с затруднением выхода атомов испаряемого металла, которые в присутствии инертного газа должны диффундировать через слой его молекул или атомов у горячей поверхности металла. Повышение давления увеличивает число столкновений атомов испаряющегося металла и инертного газа, а следовательно, и количество атомов металла, отталкиваемых назад к его поверхности.
Однако прямой расчет уменьшения скорости испарения металла в инертной среде весьма приблизителен и ненадежен. Для расчета необходимы прежде всего значения эффективных поперечных сечений столкновения атомов испаряющегося вещества и молекул или атомов инертного газа, а также данные о естественных и внутренних конвекционных потоках, зависящих от температуры и давления газа, формы и величины металлического материала. Но в пределах точности измерения все известные экспериментальные кривые зависимости скорости испарения металла от давления внешнего газа могут быть экстраполированы соотношением:
Однако этот эффект проявляется только в средах очень чистых защитных газов. Примеси кислорода, реагируя с металлами (прежде всего с молибденом, вольфрамом и рением), образуют легколетучие оксиды и, естественно, резко повышают потери металла. Это четко видно по данным о потере молибдена в аргоне при разных экспериментальных условиях. Кривая 1 воспроизводит скорость испарения молибдена в предварительно геттерированном чистейшем 99,999% (объем) аргоне при эксперименте в аппаратуре с ничтожным натекавшем (конечный вакуум перед заполнением аргоном составлял 0,2 МПа). шаблоны для dleскачать фильмы