Расчет равновесных свойств и состава металлических расплавов на основе системы Fe-Si-C

• Автор: Ильиных, Нина Иосифовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 177 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.Состояние вопроса (обзор литературы)
1.1. Термодинамика ассоциированных растворов
1.2. Система Ее-Бі-С. Диаграммы состояния и термодинамические свойства расплавов
1.2.1. Система Ре-8і
1.2.2. Система Ре-С
1.2.3. Система 8І-С
1.2.4. Система Ре-8і-С
1.3. Обоснование постановки задачи
2. Методика исследований
2.1. Методика термодинамического моделирования
2.2. Модель идеальных растворов продуктов взаимодействия (ИРПВ)
2.3. Определение термодинамических характеристик расплавов
3. Термодинамическое моделирование расплавов системы Же-ві-Аг
3.1. Анализ термодинамических свойств
3.2. Давление паров над расплавами системы Ре-8і
3.3. Активности и коэффициенты активностей
3.4. Избыточные характеристики расплавов Ре-Бі
3.5. Состав расплавов Ре-Бі. Связь со структурными исследованиями
Выводы к 3-й главе
4. Термодинамическое моделирование расплавов системы
Ее-С-Аг
4.1. Термическая стабильность РезС

4.2. Активности компонентов
4.3. Состав расплавов Бе-С
4.4. Избыточные характеристики расплавов Бе-С
Выводы к 4-й главе
5. Термодинамическое моделирование в системе
-С-Ат
5.1. Результаты и обсуждение
Выводы к 5-й главе
6. Термодинамическое моделирование расплавов системы Те-81-С-Аг
6.1. Состав расплавов и активности компонентов
6.2. Избыточные функции расплавов системы Ре-8ьС-Аг
Выводы к 6-й главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Проблему получения металлов и сплавов с заданными свойствами невозможно решить без знания состава и строения высокотемпературных растворов (расплавов), без физически обоснованных и вместе с тем относительно простых выражений для аналитического представления концентрационной и температурной зависимостей термодинамических функций, описывающих смешение в бинарных, тройных и более сложных системах.
В последние десятилетия теоретические и экспериментальные исследования растворов существенно продвинулись вперед. Этому способствовали успехи в изучении межмолекулярных взаимодействий; применение термодинамики для описания равновесных состояний в сложных гетерофазных системах; развитие математического аппарата теории и вычислительной техники; экспериментальные достижения в изучении структуры жидких систем, межмолекулярных взаимодействий; расширение базы данных о термодинамических свойствах растворов.
Для описания расплавов металлических систем с сильным межчастичным взаимодействием широкое распространение получили модели, в основе которых лежит химическое равновесие между ассоциатами, образующимися в расплаве, и исходными компонентами (теория сиботаксисов, поликристаллическая и квазихимическая модели, т.д.). Созданы модели идеального и регулярного ассоциированных растворов, учитывающие специфику жидкости и позволяющие описать экспериментально наблюдаемую асимметрию концентрационных зависимостей свойств. Эти модели широко применяются для расчета термодинамических свойств широкого класса многокомпонентных систем. В современном виде модель идеального ассоциированного раствора (МИ АР) представлена в монографии Пригожина и Дефея [1]. Варианты этой модели развиты в работах Соммера [2, 3], Васаи и Мукаи [4, 5], Морачевского, Сладкова, Майоровой [6-9], Кехиаяна [10-12], Гельда и Валишева [13-15], Ансары [16], Глазова [17],

между значениями термодинамических функций, полученных разными способами. Было обнаружено, что концентрационные зависимости интегральных термодинамических функций образования растворов являются асимметричными с экстремумами, смещенными от эквивалентного состава в сторону Бе. Минимальное значение ЛгСт (-34.5 кДж/моль) соответствует хуе-0.51, а минимальное значение ДгНт (-40.2 кДж/моль) - хре=0.535 при Т=1700 К, что согласуется с данными цитированных выше работ [83, 84]. По зависимостям аре, [Зрс и кривых д7с1 /дх2 (кривая стабильности) от состава было высказано предположение о том, что в исследуемых расплавах имеют место ассоциативные процессы. В соответствии с этим термодинамические свойства расплавов {(1-х)81+хРе} были аппроксимированы моделью идеальных ассоциированных растворов (ИАР). В качестве ассоциатов рассматривались БеЭр БегЭрБезБ! и Бе812. Были определены характеристики образования этих комплексов. Было показано, что любой другой набор ассоциатов не приводит к адекватному описанию.
В работе [86] предложен метод расчета флуктуационных структурных факторов бинарных неупорядоченных систем в длинноволновом пределе. Получена система нелинейных уравнений, позволяющая определять концентрационные парциальные зависимости по данным о теплотах смешения и плотностях расплавов. Для системы Бе-81 рассчитаны активности и теплоты смешения компонентов.
Авторы [87] исследовали энтальпии образования растворов Бе-81 и Мп-81 с помощью высокотемпературной калориметрической установки, характеризующейся высокой чувствительностью и помехоустойчивостью, высокой производительностью и удобством в эксплуатации. Разработана методика обработки результатов экспериментов на ПЭВМ. Представлены аналитические концентрационные зависимости парциальных энтальпий растворения кремния и железа и интегральной энтальпии для х&<0.3 (Дж/г-атом):
ШРе (т) = т2 (31642 - 799055т + 682507т2), (1.43)