Термодинамический анализ систем «металл - кислород»

Автор: Леонович Борис Иванович, Трофимов Евгений Алексеевич, Дильдин Андрей Николаевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry

Статья в выпуске: 1 т.7, 2015 года.

Бесплатный доступ

На примере ряда систем «металл - кислород» (Cr-O, Mn-O, Fe-O и Ni-O) подробно описана методика термодинамического моделирования систем, включающих различные фазы переменного состава (металлический твёрдый и жидкий раствор, соединения с отклонениями от стехиометрии). Методика опирается на использование подрешёточной модели и полиномиальной модели Редлиха - Кистера. Продемонстрированы подходы к термодинамическому описанию жидких и твердых растворов кислорода в металле, а также оксидов различного состава и структурного типа (MeO, Me 3O 4 и Me 2O 3). Представлены выражения для энергий Гиббса рассмотренных фаз. Опираясь на описанные методики, построены фазовые диаграммы четырёх систем, а также температурные зависимости кислородного потенциала для изученных систем. Результаты расчёта сопоставлены с экспериментальными данными. Представленная информация может быть использована для анализа более сложных систем, включая системы, имеющие значение для металлургии.

Еще

Фазовые диаграммы, термодинамическое моделирование, сис- темы "металл-кислород", железо, хром, марганец, никель

Короткий адрес: https://sciup.org/147160304

IDR: 147160304

Список литературы Термодинамический анализ систем «металл - кислород»

Hillert.M, Staffanson L.J. The Regular Solution Model for Stoiohiometric Phases and Ionic Melts. Acta Chemica Scandinavica. 1970, vol. 24, no. 10, pp. 3618-3626.
Sundman B., Agren J. A Regular Solution Model for Phases with Several Components and Sublattices, Suitable for Computer Applications. J. Phys. Chem. Solids. 1981, vol. 42, pp. 297-301.
Hillert M., Jansson B., Sundman B., Agren J. A. Two-Sublattice Model for Molten Solutions with Different Tendency for Ionization. Metallurgical Transactions A. 1985, vol. 16A, no. 2, pp. 261-266.
Sundman B. Modification of the Two-Sublattice Model for Liquids. CALPHAD. 1991, vol. 15, no. 2, pp. 109-119.
Barry T.I., Dinsdale A.T., Gisby J.A., Hallstedt B., Hillert M., Jansson B., Sundman B., Taylor J.R. The Compound Energy Model for Ionic Solutions with Applications to Solid Oxides. J. Phase Equilibria. 1992, vol.13, no. 5, pp. 459-475.
Povoden E., Grundy A. N., Gauckler L. J. Thermodynamic Reassessment of the Cr-O System in the Framework of Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) Research. J. Phase Equilibria and Diffusion. 2006, vol. 27, no. 4, pp. 353362.
Taylor J.R., Dinsdale A.T. A Thermodynamic Assessment of the Cr-Fe-O System. Z. Metallkunde. 1993, vol. 84, no. 5, pp. 335345.
Kjellqvist L., Selleby M., Sundman B. Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2008, no. 32, pp. 577592.
Wang M., Sundman B. Thermodynamic Assessment of the Mn-O System. Metallurgical Transaction B. 1992, vol. 23B, no. 12, pp. 821831.
Grundy A.N., Hallstedt B., Gauckler L.J. Assessment of the Mn-O System. J. Phase Equilibria. 2003, vol. 24, no. 1, pp. 21-31.
Kjellqvist L., Selleby M. Thermodynamic Assessment of the Fe-Mn-O System. J. Phase Equilibria and Diffusion. 2010, vol. 31, no. 2, pp. 113134.
Sundman B. As Assessment of the Fe-O System. J. Phase Equilibria. 1991, vol. 12, no 1. pp. 127-140.
Taylor J.R., Dinsdale A.T. A Thermodynamic Assessment of the Ni-O, Cr-O and Cr-Ni-O Systems Using the Ionic Liquid and Compound Energy Models. Z. Metallkunde. 1990, bd. 81, h. 5, s. 335345.
Toker N.Y., Darken L.S.,. Muan A. Equilibrium Phase Relations and Thermodynamics of the Cr-O System in the Temperature Range of 1500 °C to 1825 °C. Metall. Trans. B. 1991, 22(2), pp. 225-232.
Tromel G, Fix W., Koch K., Schaberg F. The Phase Diagram of the Manganese-Oxygen System. Erzmetall. 1976, 29, pp. 234-237 (in German).
Schmahl N.G., Hennings D.F.K. The Phase Diagram of the Mn3O4-MnO System and Its Pressures of Dissociation. Arch. Eisenhuttenwes., 1969, 40, pp. 395-399 (in German).
Keller M., Dieckmann R. Defect Structure and Transport Properties of Manganese Oxides: (I) The Nonstoichiometry of Manganosite (Mn1-O). Ber. Bunsenges. Phys. Chem., 1985, 89, pp. 883-93.
O’Neill H.S., Pownceby M.I. Thermodynamic Data From Redox Reactions at High Temperatures. II. The MnO-Mn3O4 Oxygen Buffer and Implications for the Thermodynamic Properties of MnO and Mn2O3. Contrib. Mineral. Petrol., 1993, 114, pp. 315-20.
Wriedt H.A. The FeO (IronOxygen) System. J. Phase Equilibria, 1991, vol. 12, no. 2, pp. 170-200.
Dieckmann R. Defects and Cation Diffusion in Magnetite (IV): Nonstoichiometry and Point Defect Structure of Magnetite (Fe3-O4). Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1982, 86, pp. 112118.
Darken L.S., Gurry R.W. The System iron-oxygen. 1. The wustite field and equilibria. J. Amer. Soc., 1945, vol. 67, pp. 1398-1412.
Darken L.S., Gurry R.W. The System iron-oxygen. 2. Equilibrium and thermodynamics of liquid oxide and other phases. J. Amer. Soc., 1946, vol. 68, pp. 798-816.
Vallet P., Raccah P. On the Studies of Thermodynamic Properties of Ferrous (in French). Mem. Sci. Rev. Metall., 1965, vol. 62, pp. 1-29.
Лыкасов А.А., Карел К., Мень А.Н., Варшавский М.Т., Михайлов Г.Г. Физико-химические свойства вюстита и его растворов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1987. 230 с.
G. G. Charette, S. N. Flengas Thermodynamic Properties of the Oxides of Fe, Ni, Pb, Cu, and Mn, by EMF Measurements. J. Electrochem. Soc., 1968, vol. 115, no. 8, pp. 796-804.

Еще

Статья научная