Фазовые равновесия в системах Fe-Al-O и Fe-Si-O в интервале температур 1100-1300 К

• Автор: Кимяшов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Система Ре О

и. Система Ре А

1.3. Система А О

1.4. Система Бе А О

1.5. Система Б Ре

1.6. Система 10

1.7. Система БеБО

1.7.1.Равновесие железо фаялит кремнезем

1.7.2. Равновесие Бе РеО вЮг
1.7.3. Равновесие БеО РезОд РегвКХ
1.7.4. Равновесие РсА РегОз 8Юг
1.7.5. Равновесие Рез РеС4 вСЬ
1.7.6. Изотермические сечения фазовой диаграммы системы Ре в О
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Метод ЭДС
. Приготовление исследуемых образцов
2.2.1. Расчет шихты для системы Ре А О
2.2.2. Синтез образцов системы РеА О
2.2.3. Расчет шихты для системы Ре80
2.2.4. Синтез образцов системы Ре80
2.2.5. Приготовление электродов сравнения
2.3. Экспериментальная установка
2.3.1. Общая схема
2.3.2.Гальваннчсская ячейка с неразделенным газовым пространством
2 Гальваническая ячейка с разделенным газовым пространством
2.3.4. Процедура опыта
2.3.5. Проверка установки
2.4. Аттестация образцов
2.4.1. Рентгенографический фазовый анализ
2.4.2. Микрорентгеноспектральный фазовый анализ
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Система Ре А1 О
3.1.1. Равновесие магнетитогерцинитного раствора с вюстнтом
3.1.2. Равновесие вюстит железо герцинит
3.1.3. Диаграмма состояния системы Ре А1 О
3.2. Система Ре О
3.2.1. Равновесие магнетит вюстит раствор магнетита в фаялите
3.2.2. Равновесие вюстит железо фаялит
3.2.3. Равновесие железо фаялит кремнезем
3.2.4. Равновесие магнетит раствор кремнезема в гематите кремнезем
3.2.5. Равновесие магнетит раствор магнетита в фаялите кремнезем
3.2.6. Равновесие раствора магнетита в фаялите с вюстнтом
3.2.7. Равновесия в системе РезС4 РегОз РегвЮ4
3.2.8. Изотермические сечения диаграммы состояния сисгемы Ре Б1 О
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


При К в результате аллотропического превращения вновь образуется железо со структурой о. Ре. Оно устойчиво вплоть до температуры плавления железа К. При контакте с кислородом образуются растворы кислорода в железе. Растворимость кислорода в твердом железе мала настолько, что до сих пор не может быть достаточно точно определена экспериментально. Она чувствительна даже к следам примесей в железе. На рис. Насыщенное кислородом аРе, до температуры 3 К находится в равновесии с Ре4, а при более высоких температурах с вюсгитом. Вюстит является равновесной железу фазой в интервале температур К. При К уРе сопряжено с жидким расплавом Ь2 насыщенное кислородом 5Ре во всем температурном интервале его существования находится в равновесии с оксидным расплавом Ь2. О, мас. Рер. Рис. Зу0Рс у0Ре4 4РеОУо, 1. Концентрация кислорода в вюстите превышает содержание в стехиометрическом монооксиде БеО, т. Стехиомегрический монооксид РеО метастабильная фаза. Он образуется как промежуточный продую распада вюсгита при температуре ниже 3 К. Наиболее бедный по кислороду вюстит существует в твердом состоянии до температуры К, при которой он вступает в реакцию с уРе с образованием жидкого оксида. Вюстит, обогащенный кислородом, при К распадается на жидкий оксид и магнетит. В интервале температур К вюстит находится в равновесии с жидким оксидом железа. Вюстит стабилен в интервале парциальных давлений кислорода от 1Г при 3 К до атм при К рис. Рис. При равновесии вюстита с железом давление кислорода в атм 2
1 р0 6,3, КГ К
6,0, КГ К. О2,атм ,4 4,8. Г2,3К. Равновесное давление кислорода над гомогенным вюститом зависит от температуры и состава вюстита. Р0,агм 7,6 ,у 1
V Т . Магнетит является односторонней фазой переменного состава. При температуре ниже 3 К отклонение от стехиометрического состава Ре4 незначительно, выше К оно столь заметно, что пренебрегать им при описании свойств магнетита уже нельзя. Ре4. Свободную энергию образования Ре4 из элементов . ЗРе. ДОРе4 0 0 3,1 0,77, К. АвРе4 7 041 0,87 К. РеОу Ре4 . Ре4 3 ДО РеО 8,п яРс0 0,п Я0. Максимальный избыток железа наблюдается при температуре его перитектоидного разложения К на магнетит и газообразный кислород. В этих условиях гематит содержит , мол. При всех температурах стабильной является модификация аРе3 фаза со структурой корунда аАЬОз. Известные модификации уРе3, 3и Ре3 метастабильныс фазы, которые образуются как промежуточные продукты в процессах окисления железа, распада стабильных оксидных фаз и т. С высококислородной стороны гематит находится в равновесии с газообразным кислородом, а с низкокислородной с магнетитом. Давление кислорода в равновесии с магнетитом существенно зависит от температуры. При низких температурах оно невелико, например, при К Ю атм, а при температуре разложения равно 1 атм при общем давлении 1 атм. ДвЧО2 ЛГ1п0 7,2Г ,4ЛпГ, 1. ДС Ре. О, 8,Г ,6Г 1пГ, К. Фазовые равновесия в системе Ре А1 подробно проанализированы в спра вочнике 5. Результатом наиболее достоверных исследований является диа грамма, изображенная на рис. А Л. Рис. Из диаграммы видно, что в интервале интересующих нас температур, К, существуют следующие соединения раствор алюминия в железе, интерметаллиды РеА1, РебА1ц, РеА,8, Ре4А3 и раствор железа в алюминии. В данном интервале температур реализуются равновесия раствор алюминия в железе РеА1, РеА1 Ре6,5А1ц,5, Реб,5А1ц,5 РеА. РеА8 Ре4А3, Ре4А3 раствор железа в шпоминии. Растворимость алюминия в железе при К составляет ат. Область гомогенности ингерметаллида РеА1 велика при всех температурах существования этой фазы. При К она простирается от до ат. Как видно из рис. А10 простая. В этой системе реализуется одно соединение А в разных модификациях аА0з корунд наиболее устойчивая в природных условиях, образуется при 3 К рАОз устойчивая при очень высоких температурах превращение аАОз в рАОз происходит при температуре К уА0з получается искусственно при прокаливании гидроксида алюминия до температур ниже К. Рис. Алюминий практически не растворяет кислород и при всех температурах находится в равновесии с АОз.