Термодинамический анализ фазовых равновесий в многокомпонентных системах, включающих металлические расплавы

• Автор: Трофимов, Евгений Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 364 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Термодинамическое моделирование процессов, протекающих в системах 10 “жидкий металл - сопряженные сложные фазы”
1.1. Этапы развития моделирования 10 высокотемпературных процессов с участием жидких металлов
1.2. Современное состояние термодинамического моделирования 13 высокотемпературных процессов цветной металлургии

1.3. Диаграммы фазовых равновесий в цветной металлургии

1.4. Анализ данных промышленных плавок 19 пиромсталлургического рафинирования меди

1.5. Поверхности растворимости компонентов в металле (ПРКМ)

1.6. Основные результаты и выводы

2. Термодинамический анализ системы Ме-К-Х (на примере Си-Мі-О)

2.1. Термодинамика бинарных разрезов системы Си-ТТ О

2.1.1. Система Си-0 3
2.1.2. Система Си—№
2.1.3. Система №-0
2.2. Анализ системы Си-№-0
2.3. Параметрическое обеспечение расчёта ПРКМ системы Си—№-0
2.4. Алгоритм расчёта ПРКМ
2.5. Экспериментальные исследования системы Си-Кі-0
2.6. Основные результаты и выводы
3. Термодинамика систем, включающих расплав меди
3.1. Системы, включающие элементы, образующие тугоплавкие оксиды
3.1.1. Система Си-Бп-О
3.1.2. Система Си-2п-0
3.1.3. Система Си-Со-0
3.1.4. Система Си-Те-О
3.2. Системы, включающие элементы, образующие легкоплавкие оксиды
3.2.1. Система Си-РЬ-0
3.2.2. Система Си-РЬ-Бп-О
3.2.3. Система Си-РЬ-Бп-гп-О
3.2.4. Системы Си-Ая-О, Си-БЬ-О и Си-Ві-0
3.3. Системы, включающие элементы с большим сродством к кислороду

3.3.1. Система Cu-Si-O
3.3.2. Система Cu-Fe-Si-O
3.3.3. Системы Cu-Mg-О и Cu-Ca-0
3.3.4. Система Cu-Al-O
3.4. Системы с участием серы
3.4.1. Система Cu-S-0
3.4.2. Система Cu-Ni-S-0
3.5. Системы с участием фосфора
3.5.1. Система Cu-P-0
3.5.2. Системы Cu-Zn-P-О и Cu-Pb-P-0
3.6. Основные результаты и выводы
4. Термодинамика систем, включающих расплавы кобальта и никеля
4.1. Системы, включающие расплав кобальта
4.1.1. Системы Co-S І-Ои Co-Al-O
4.1.2. Системы Со С О и Co-Si-C-O
4.2. Системы, включающие расплав никеля
4.2.1. Системы Ni-C-O, Ni-Ca-O, Ni-Al-O, Ni-Ca-C-O и Ni-Al-C-0
4.2.2. Системы Ni-Si-O и Ni-Si-C-O
4.2.3. Экспериментальное исследование систем Ni-R—О
4.2.4. Экспериментальное исследование систем Ni-R-Bi
4.2.5. Совершенствование технологии выплавки и термообработки 222 жаропрочных никелевых сплавов
4.3. Основные результаты и выводы
5. Термодинамика систем, включающих расплав алюминия
5.1. Термодинамика двойных систем с участием алюминия
5.2. Системы с кислородом
5.2.1. Система Al-Mg-0
5.2.2. Система Al-Mg-Na-0
5.2.3. Система Al-Mg-Na-K-O
5.3. Системы с хлором
5.3.1. Система Al-Na-Cl
5.3.2. Системы А1-К-С1 и Al-Mg-Cl
5.4. Системы с фтором
5.4.1. Системы Al-Na-F и Al-Mg-F
5.4.2. Система Al-Na-Mg-F

5.5. Основные результаты и выводы
6. Термодинамика систем, включающих расплавы легкоплавких тяжёлых металлов
6.1. Системы, включающие расплав свинца
6.1.1. Системы Pb-Ag-Zn и Pb-Au-Zn
6.1.2. Система Pb-Cu-S
6.1.3. Системы Pb-Zn-O и Pb-Sb-O
6.2. Системы, включающие расплав висмута
6.2.1. Результаты изучения системы Bi-Ag-Zn
6.2.2. Результаты изучения систем Bi-Pb-О и Bi-Sn-0
6.2.3. Результаты изучения систем Bi-Pb-S и Bi Cu S
6.3. Система Sn—Al-Sb
6.4. Основные результаты и выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Значения использованных термодинамических параметров
Приложение 2. Текст файла для расчета ПРКМ системы Cu-Ni-0
Приложение 3. Методика экспериментального исследования результатов процесса 357 взаимодействия компонентов металлического расплава (на примере системы Си-
Sn-O)
Приложение 4. Примеры кадров видеоролика (изотермические разрезы диаграммы 364 состояния системы CibO-PbO-SnO? из интервала температур 1100-1280 °С)

2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ M<^R-X (НА ПРИМЕРЕ Cu-Ni-O)
2.1. Термодинамика бинарных разрезов системы Cu-Ni-O
2.1.1. Система Си-О
Информация по системе Си-0 лежит в основе анализа пирометаллургических процессов производства меди и её сплавов, в связи с чем её исследования начались еще в начале XX века [96].
Было обнаружено, что в этой системе присутствуют два конгруэнтно плавящихся оксида (СщО и СиО). Уже результаты ранних исследований диаграммы состояния Си-О позволили обнаружить широкую область расслаивания жидких расплавов кислорода в меди и оксида меди, однако авторы этих исследований считали, что купол расслаивания замыкается при температурах выше 1400°С (данные Kohlmeyer E.J. и Sprenger K.V., 1948; Osterwald J., 1968).
Развитие метода ЭДС способствовало проведению более подробного исследования этой системы с 70-х годов XX века и до настоящего времени (Gerlach J., Osterwald J., Stichel W., 1968; Santandler N.II., Kubaschewski 0., 1975; Kayahara Y. с соавторами, 1981, и, наконец, Neumann J.P., Zhong Т., Chang Y.A.). Результаты исследований 70-80-х годов XX века были обобщены, например, в работе R.A. Schmid [97].
Исследования системы в условиях преобладания в системе меди позволили подробно изучить предельную растворимость кислорода в медном расплаве. Большинство авторов сходится во мнении, что растворимость кислорода в чистой меди при 1200°С составляет величину порядка 1,5 % мае.
В справочнике [98] приводится полученная по данным о положении кривой ликвидуса диаграммы состояния зависимость концентрации кислорода в расплаве меди от температуры:
lg [%0]max = -10 090/Т +7,17.
Согласно [99] растворимость кислорода в меди при температурах 865-1216°С описывается уравнением:
lg [% 0]max = -9260/Т +6,55, а для Т=1083—1233 °С уравнением [90]
lg [%0]max =-6500/Т+4,468.
Величина предельной растворимости кислорода в медном расплаве определяется термодинамической возможностью образования самостоятельной оксидной фазы. Экспериментально определённое значение энтальпии растворения кислорода в расплаве меди составляет относительно небольшую величину. Например, по данным, цитируемым в [10],