Физикохимия редокс-превращений Fe(III)→Fe(O) в растворах комплексов железа при их контакте с алюминием

• Автор: Колпаков, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 157 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕТЕРОГЕННЫХ РЕДОКСПРОЦЕССОВ и ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ СИНТЕЗА СИСТЕМ ЖЕЛЕЗОАЛЮМИНИЙ

1.1 Системы РеА1 и способы их получения.

1.1.1 Физикохимические свойства систем БеА1.

1.1.2 Способы получения систем ЕеА1.

1.2 Электрохимический синтез систем ЕеА1.

1.2.1 Электрохимическое осаждение железа.

1.2.2 Закономерности контактного обмена и возможность его использования для синтеза систем РеА1

1.3 Химическая активность алюминия в водных растворах.

1.3.1 Оксидногидроксидные соединения на поверхности алюминия

1.3.2 Влияние и температуры раствора на коррозионное поведение алюминия
1.4 Кинетика гетерогенных реакций на границе металлраствор.
1.5 Постановка задач исследования.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1 Методика кинетических исследований
2.1.1 Метод отбора проб
2.1.2 Изучение кинетики выделения водорода.
2.2 Исследование ионных равновесий в растворе.
2.3 Электрохимические исследования
2.4 Методика получения железоалюминиевых и железных дисперсных образцов.
2.5 Рентгенофазовый анализ
2.6 Методы исследования поверхности.
2.6.1 Электронномикроскопические исследования.
2.6.2 Ртутная порометрия.
2.7 Исследование физических характеристик мегаллических систем
2.8 Обработка результатов измерений.
3 КИНЕТИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА НА АЛЮМИНИЕВОЙ ОСНОВЕ.
3.1 Формальная кинетика.
3.2 Кинетика выделения железа на алюминиевой основе с позиций фрактальной геометрии.
3.3 Электрохимическая кинетика осаждения железа на алюминиевую основу.
3.4 Влияние некоторых физикохимических факторов на кинетику выделения железа
3.4.1 Влияние концентрации железаШ и
3.4.2 Влияние температуры, тепловой режим и термодинамика процесса.
3.4.3 Совместное восстановление ионов РеШ и 1 из раствора при его контакте с алюминием
3.5 Химические равновесия в водных растворах катионов РеН, РеШ, А1Ш.
4 ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОЗИТНЫХ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗОАЛЮМИНИЙ.
4.1 Влияние условий на выделение железаО и физикохимические свойства осадков.
4.2 Некоторые физикомеханические свойства композитных систем на основе железа и алюминия, полученных из растворов.
4.3 Блоксхема комплексной переработки жидких и твердых железосодержащих техногенных отходов
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Согласно этим двум механизмам при наличии железа, добавленный заряд Збуровня равномерно распределяется между двумя противоположно ориентированными спиновыми зонами. При этом магнитный момент, локализованный в атомах железа, изменяется незначительно, тогда как в случае никеля он почти полностью добавляется к нижней спиновой зоне, т. Следуя этой модели Теракура исследовал влияние алюминия в железокобальтовых сплавах, но в этом случае появилось несоответствие между теорией и экспериментом. Биби предлагает другой механизм, с помощью которого он пытался количественно объяснить результаты экспериментов сильное перекрывание Зэрорбиталей алюминия с 31орбиталями переходных металлов. Это приводит к снижению плотности 31состояния и, следовательно, к ослаблению силы электронного взаимодействия, приводя к уменьшению магнитной поляризации Збуровня. Мотт предполагает, что различное влияние алюминия на железо и никель может быть отнесено к различной степени перекрывания Ззрорбиталей алюминия с и орбиталями переходных металлов. Збуровень не оказывает влияния, тогда как в случае железа, они перекрываются с его 31орбиталями, изменяя Зс1уровень. В случае сплавов А1б3Сире было показано , что электронные состояния алюминия являются весьма чувствительными к характеру окружения. Оказалось, что в этих квазикристаллических сплавах рорбитали алюминия взаимодействуют с 1орбиталями переходных элементов около уровня Ферми. В квазикристаллах А5СиСо2о и АЬоСоРИ установлено перекрывание рорбиталей алюминия с б и орбиталями никеля и кобальта в зоне проводимости и формирование значительной псевдощели в Зр и Ззорбиталях алюминия вблизи уровня Ферми . В сплаве АоРв5Се5 обнаружено специфическое взаимодействие свободных рорбиталей алюминия и орбиталей железа, проявляющееся в их взаимном отталкивании . По мнению большинства исследователей такая электронная конфигурация металлических систем на основе алюминия и металлов триады железа обусловливает специфику их структуры и, соответственно, физикохимических, механических и магнитных свойств. Традиционно железоалюминиевые композиции получают путем механического диспергирования, металлургическим способом, физическим или химическим осаждением из газовой фазы. Однако использование систем РеА1 ограничено вследствие проблем их получения обычными методами и плохой пластичности при комнатной температуре изза водородной хрупкости . Известно, что в системе РеА1 твердый раствор алюминия в аРе образуется в интервале концентраций алюминия от 0 до ат. В этой системе со стороны алюминия образуется эвтектика при 5С и содержании железа в интервале от 1,7 до 2,2 ат. Дальнейшее добавление алюминия приводит к постепенному упорядочению твердого раствора. В благоприятных условиях, например при отжиге, упорядочение начинается уже при концентрации ат. А1, при ат. А1 образуется интерметаллид Ре3А1, а при ат. А1 РеА1. Фаза, находящаяся в равновесии с алюминием, обычно обозначается как РеА ,7 Ре, хотя есть некоторые данные, что состав кристаллов, экстрагированных из сплавов. БеЛЬ ,3 Ре . Соединение РеА образуется непосредственно из расплава при С не по перитектической реации. В сплаве, окристаллизованном при высоких скоростях охлаждения, выделяется метастабильная фаза РеА ,6 Ре. Механохимическим методом получены твердые растворы алюминия в железе с содержанием алюминия до ат. Сплавы в двойных системах РеА1, полученные механическим сплавлением, достаточно подробно исследованы. В системе РеА1 получены различные метастабильные фазы в зависимости от соотношения количества железа и алюминия в исходных смесях. При содержании железа менее ат. ГЦКрешеткой А1 ,, в интервале концентраций от до ,5 ат. Однако, как показано в ,, аморфизация наблюдается лишь на промежуточном этапе механического сплавления, поскольку в процессе механического воздействия аморфная фаза кристаллизуется с образованием АРе и АРе2, а при размалывании смеси Ре А1 эквиатомного состава в высокоэнергетической шаровой мельнице, по данным рентгеновской дифракции, образуется неупорядоченный раствор с ОЦКрешеткой А2 . Рисунок 1.