Термодинамический анализ фазовых равновесий в системе Cu-Si-Ni-O

• Автор: Самойлова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Состояние вопроса

1.1. Некоторые аспекты производства меди и сплавов на ее основе.

1.1.1. Удаление никеля в ходе огневого рафинирования меди

1.1.2. Медноникелевые сплавы. Кремнисто-никелевые бронзы

1.2. Термодинамический анализ металлургических процессов

1.2.1. Поверхность растворимости компонентов в металле

ГЛАВА 2. Система СигО-БКА-МО

2.1. Термодинамическое моделирование линии ликвидус системы Си20-№

2.2. Термодинамическое моделирование линии ликвидус системы СигО-вЮг

2.2.1. Экспериментальное определение положения точки эвтектики в системе СигО-ЗЮг
2.2.1.1. Методика эксперимента
2.2.1.2. Исследование на РЭМ и микрорентгеноспектральный анализ
2.2.1.3. Химический анализ
2.2.1.4. Рентгенофазовый анализ
2.3. Термодинамическое моделирование линии ликвидус системы ЫЮ-вЮг
2.4. Термодинамическое моделирование поверхности ликвидус системы
СигО-вЮт-ЖО
ГЛАВА 3. Система Си-81-№-
3.1. ПРКМ системы Си-М-О
3.1.1. Экспериментальное определение положения линий ПРКМ системы Си-№-0 для температуры 1200 °С
3.1.1.1. Методика эксперимента
3.1.1.2 Исследование на РЭМ и микрорентгеноспектральный
анализ
3.1.1.3. Химический анализ
3.2. ПРКМ системы Си-8НО
3.3. ПРКМ системы Си-БНМ-О
ГЛАВА 4. Система Си-БНМ
4.1. Термодинамическое моделирование линии ликвидус системы Си-М
4.2. Термодинамическое моделирование линии ликвидус системы №-
4.3. Термодинамическое моделирование линии ликвидус системы Си-
4.4. Термодинамическое моделирование поверхности ликвидус системы Си-вНМ
4.4.1. Экспериментальное определение фазовых равновесий медного угла диаграммы состояния системы Си-8 НМ
4.4.1.1. Методика эксперимента
4.4.1.2. Исследование на РЭМ и микрорентгеноспектральный анализ
4.4.1.3. Химический анализ
4.4.1.4. Рентгенофазовый анализ
4.4.1.5. Термический анализ
4.4.1.6. Исследование на ПЭМ
4.4.1.7. Схема фазовых равновесий
Заключение
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы и ее актуальность. В основе создания и совершенствования любой химической технологии должен лежать системный подход к решению проблемы. Наибольшие возможности моделирования сложных химических превращений на этапе термодинамического анализа представляют сведения о диаграммах состояния, связывающие условия реализации фазовых и химических превращений с химическим составом изучаемой системы и внешними параметрами. Наибольшую сложность при исследованиях представляет построение высокотемпературных диаграмм состояния с участием жидких металлических, жидких и твердых оксидных фаз, фаз переменного состава. С другой стороны, с практической точки зрения весьма интересны высокотемпературные диаграммы состояния, характеризующие состояние системы в областях сопряжения металлических и неметаллических фаз. Системные сведения о таких фазовых равновесиях между жидкими металлическими и равновесными с ними неметаллическими фазами практически отсутствуют в научной и технологической литературе. Поэтому построение таких диаграмм состояния, которые позволяют связать состав жидкого металла с составами образующихся неметаллических фаз, представляет актуальную научную задачу, решение которой имеет научный и практический интерес.
Цель работы. Выполнить термодинамический анализ фазовых равновесий в системе Си-8г-№-0 с использованием классических методов термодинамического моделирования и особой методики построения диаграмм состояния, позволяющей связать равновесные составы жидкого металла с образующимися неметаллическими фазами. Проверить достоверность полученных результатов экспериментальными исследованиями.
Для достижения цели работы были решены следующие задачи.
1. Путем классического термодинамического моделирования определены координаты линий ликвидус диаграмм состояния оксидных и металлических систем.

чистый жидкий компонент. Активность любого компонента в его стандартном состоянии равна единице.
Расчет активности проведен только для температур выше 1220 °С (температура точки эвтектики), и в интервале значений ионных долей компонентов, соответствующем области существования оксидного расплава.
а(си2о) характеризуется отрицательным отклонением от закона Рауля, в то время как 0(Ni0) - положительным.
Также для термодинамического описания диаграммы состояния системы Cu20-NiO использовался программный пакет «FactSage» (версия 5.4.1) производства «GTT Technologies» (Канада, Германия).
Моделирование в данном программном пакете осуществляется следующим образом. 1) Выбор базы данных из имеющихся в программном пакете. В данном расчете использовались для оксидов база данных FTOxid. 2) Выбор модели для описания жидких и твердых растворов. В программе используются несколько моделей, причем выбор модели, которая будет использоваться, скрыт от пользователя, также как и параметры модели. В программе используются следующие модели: IDMX - модель идеальных растворов; RKMP - простая модель неидеальных растворов, использующая полином Ридлиха-Кистера-Муггиани; RKXP - модель неидеальных растворов, использующая уравнение Ридлиха-Кистера; ККОР - модель неидеальных растворов, использующая уравнение Кауфмана-Кохлера; ККХР - модель псев-добинарных неидеальных растворов, использующая уравнение Кауфмана-Кохлера; MARP - модель ассоциированных растворов, использующая уравнение Маргулеса; SUBL - идеальная подрешеточная модель; SUBI - двух-подрешеточная ионная модель; WAGN - модель разбавленных металлических растворов, использующая уравнение Вагнера; SUBM - двухподреше-точная модель с эквивалентными фракциями; IDPZ/PITZ — водные растворы Дебая-Гука; GAYE - молекулярная модель; QUAS - квазихимическая мо-