Фазовые равновесия в системе Fe-Ti-O

• Автор: Голлай, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Система РеО.

1.2. Система Тг0.

1.3. Система РеТ1

1.4. Система РеТ10

2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ШПИНЕЛИ.

2.1. Расчет термодинамических свойств твердых растворов методом

непосредственной обработки данных.

2.1.1. Равновесие шпинельного раствора с вюститом

и чистым железом.
2.1.2. Равновесие шпинельного и ильменитового растворов
2.2. Выбор теории для описания свойств шпинельного раствора
2.2.1. Теория регулярных растворов.
2.2.2. Теория субрегулярных растворов.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Метод ЭДС
3.2. Приготовление исследуемых образцов.
3.2.1. Расчет шихты.
3.2.2. Синтез образцов
3.2.3. Приготовление электродов сравнения.
3.3. Экспериментальная установка
3.3.1. Общая схема
3.3.2. ГальЕШНическая ячейка
3.3.3. Конструкция полуэлемента.
3.3.4. Нанесение платины на циркониевую керамику
методом вжигания.
3.3.5. Проверка установки.
3.4. Аттестация образцов
3.4.1. Закалка образцов
3.4.2. Рентгенографический анализ.
3.4.3. Химический анализ.
3.5. Результаты исследований
3.5.1. Равновесие шпинельного и ильменитового растворов.
3.5.2. Равновесие шпинельного раствора с железом
4. ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ iО
v 4.1. Моновариантные равновесия.
4.1.1. Равновесие вюститной и шпинельной фаз с железом
4.1.2. Равновесие ульвошпинели, ильменита и железа
4.1.3. Равновесие ильменита, рутила и железа
4.1.4. Равновесие орторомбической фазы
с ильменитом и железом
4.1.5. Равновесие орторомбической фазы, рутила и железа
4.1.6. Равновесие рутила, фаз Магнели и железа.
4.2. Изотермические сечения диаграммы состояния
системы i.
4.3. Фазовые превращения при восстановлении
шпинельного раствора
4.4. Твердофазное восстановление титаномагнетитовых
руд Южного Урала
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


По результатам расчета показано, что при температуре порядка 0 К шпинельный раствор становиться нестабильным. Так же выявлено несовпадение активностей компонентов раствора, рассчитанных по данным о разный равновесиях. Это косвенно указывает на существование области гомогенности шпинельного раствора. В третьей главе изложены результаты экспериментального исследования фазовых равновесий с участием шпинельного и ильменитового растворов, а также равновесия шпинельного раствора с железом в интервале температур К. В экспериментах использовалась оригинальная конструкция полуэлементов. Четвертая глава посвящена построению изотермических сечений системы РеТ10 в интервале температур К. Показано их применение для анализа процессов, протекающих при восстановлении титаномагнетитов. Термодинамические свойства компонентов шпинельного раствора системы РеТ10. Математическая модель для описания свойств компонентов шпиннельного раствора системы РеТ10. Методика проведения исследований методом ЭДС на образцах с высоким омическим сопротивлением. Изотермические сечения диаграммы р0 состав температура состояния системы РеПО в интервале температур К. Система БеО содержит следующие вещества твердое железо различных модификаций, жидкое железо, растворы кислорода в твердом и жидком железе, нестехиометрический монооксид железа БеОд, вюстит, Ре3С4 магнетит, Ре3 гематит и газообразный кислород. Фазовая диаграмма этой системы приведена на рис. Она является результатом обобщения многочисленных исследований физикохимических свойств указанных веществ. Подробная информация практически обо всех работах, посвященных исследованиям фазовых равновесий в системе РеО, содержится в работах ,, , . Твердое железо имеет три модификации аРе структурный тип Л2, объемноцентрированная кубическая решетка о. Ре А гранецентрированная решетка г. Ре А2, о. Ре устойчиво до температуры К. Ре стабильно в интервале температур К. 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. В жидком железе растворяется на один три порядка больше кислорода, чем в твердом железе. Насыщенное кислородом ссБе до температуры 3 К находится в равновесии с Ре4, а при более высоких температурах с вюститом. Вюстит является равновесной железу фазой в интервале температур К. О 0,5 О, мас. Рис. УоРе 7оРе4РеОуо, 1. Концентрация кислорода в вюстите превышает содержание в стехиометрическом монооксиде РсО, т. Стехиометрический монооксид РеО метастабильная фаза. Он образуется как промежуточный продукт диспропорционирования вюстита при температуре ниже 3 К. 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 КГ при 3 К до КГ атм при К рис. Рис. КТ К 1. КТ К. К 1. Равновесное давление кислорода над гомогенным вюститом зависит от температуры и состава вюстита. Ро,,м. Магнетит является односторонней фазой переменного состава. При температуре ниже 3 К отклонение от стехиометрического состава Ре4 незначительно, а выше К оно столь заметно, что пренебрегать им при описании свойств магнетита уже нельзя. Максимальное отклонение от стехиометрии наблюдается при равновесии с Ре3, когда 0 1 атм. Ре3С4. Д7Ре4 00 3,1 0,77, К 1. ДС7Рез 7 0 4,1 0,87, К. ДС7Ре4 3 ДС7РеО 8,4 ДЗ пагю 0,п р0. Высший оксид железа Ре3 гематит соединение практически стехиометрического состава. При температурах выше К авторы работы 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 газообразный ки
слород. В этих условиях гематит содержит , мол.