Исследование диаграммы состояния системы Fe - Ge - O в интервале температур 1100 - 1300 К

• Автор: Штин, Светлана Валентиновна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Система БеО

1.2. Система ве О

1.3. Система Ре

1.4. СистемаРевеО

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Методика эксперимента

2.1.1. Метод ЭДС

2.1.2. Приготовление исследуемых образцов

2.1.3. Электрод сравнения
2.1.4. Твердые электролиты с кислородной проводимостью
2.1.5. Устройство гальванической ячейки
2.1.6. Экспериментальная установка
2.2. Рентгенографический фазовый анализ
2.3. Микрорентгеноспектральный анализ
2.4. Химический анализ
2.4.1. Методика определения железа
2.4.2. Методика определения германия
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Исследование области гомогенности вюститного раствора
3.1.1. Определение растворимости германия
в вюстите
3.1.2. Термодинамические характеристики вюститного раствора
3.2. Исследование равновесия вюститного раствора
с металлическими фазами
3.2.1. Экспериментальные данные
3.2.2. Условия равновесия германийзамещенного
вюстита с металлическими фазами
3.3. Исследование условий равновесия шпинельного
и вюститного растворов
3.3.1. Результаты электрохимических исследований
3.3.2. Исследование расслоения шпинельного раствора методом рентгенофазового анализа
3.3.3. Условия равновесия германийзамещенного
вюстита со шпинельными растворами
3.3.4. Активности компонентов шпинельного раствора
при температуре К
3.4. Диаграмма состояния системы
железо германий кислород
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


К. Он существует в стабильной форме аРе3 и метастабильных формах. Ре3 гематит соединение практически стехиометрического состава. При температурах выше К авторы работы 1 обнаружили в этой фазе небольшой избыток железа по сравнению со стехиометрическим составом. Максимальный избыток железа наблюдается при температуре его перитектоидного разложения К на магнетит и кислород. При всех температурах стабильной является модификация аРез фаза со структурой корунда аА0з. Известные модификации у, Р и еРез метастабильные фазы, которые образуются как промежуточные продукты в процессах окисления железа, распада стабильных оксидных фаз и так далее. С высококислородной стороны гематит находится в равновесии с кислородом, а с низкокислородной стороны с магнетитом. Система германийкислород изучалась многими авторами при температурах от 0 до С методами термического, химического, микроструктурного и рентгеноструктурного анализов. Результаты исследований подробно описаны в работах 7, 8. Установлено, что в этой системе существуют два химических соединения германия с кислородом монооксид СеО и диоксид Се. Монооксид германия в кристаллической форме не обнаружен это соединение было выделено лишь в газообразном и аморфном состояниях. Фазовая диаграмма состояния системы ве ве получена авторами работы и приведена на рис. ПО МО с с с
Из диаграммы следует, что система характеризуется ограниченной взаимной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Диоксид германия существует в двух кристаллических модификациях тетрагональной и гексагональной, устойчивой при высоких температурах. Для него характерны метастабильные равновесия, обусловленные замедленным переходом Сететр0егекс. Температура стабильного эвтектического равновесия Се Сететр равна 2 С. Температура перехода тетрагональной модификации Се в гексагональную, по данным разных авторов, лежит в интервале 0 С. Выше 0 С жидкость двухфазна ж1 металлический германий, ж2 раствор германия в диоксиде германия состава ве0 23. Диоксид германия Се может быть кристаллическим и аморфным. В кристаллическом состоянии ве существует в виде гексагональной а, Р и тетрагональной модификаций. Диоксид германия, получаемый из соединений германия, обычно представляет собой аморфную и агексагональную модификацию или их смесь. Скорость испарения диоксида германия при температурах , , , и С равна соответственно 1,29 1,48 8,8
1,0 6,7 мольсек см, а энтропия испарения, рассчитанная по этим данным, равна ,6 калмольК1 . СЬоо СеОк. Парциальное давление ве составляет меньше 1 от суммарного давления. Диоксид германия может быть восстановлен углеродом, монооксидом углерода, водородом и некоторыми металлами в том числе Ре II и Ре III до металлического германия. Эксперимент показывает, что нагревание диоксида
германия с металлическим железом до 0 С Р мм рт. ОеОГ и германия, растворяющегося в избытке железа . Все исследователи отмечают образование газообразного монооксида германия при температурах 0 С по реакции между ве и Се. При пониженном давлении в токе воздуха реакция начинается при 0 С и ускоряется с повышением температуры и понижением давления. Скорость образования веО падает после расплавления германия, вероятно, вследствие уменьшения реагирующей поверхности. В образовавшемся монооксиде имеется примесь 0е 3 4, присутствие которой объясняют либо частичным распадом веО на ве и Се при конденсации, либо окислением веО кислородом воздуха. Сублиматы, собранные при всех температурах, имеют аморфную структуру. Монооксид германия начинает сублимировать уже при сравнительно низких температурах, однако, вследствие его термической неустойчивости, наблюдаемое при температуре выше 0 С равновесное давление пара соответствует, повидимому, реакции диспропорционирования. В таблице 1. Таблица 1. О аморфн. Сеаморфн. Сегекс. Сегекс. Согласно рентгеноструктурным исследованиям и термическому анализу смесей ве Се, монооксид германия неустойчив в интервале температур 0 С, поскольку в этих условиях не была обнаружена твердая фаза веО.