Термодинамический анализ возможности использования расплавов системы BaO-Na2O-Fe2O3 для выращивания кристаллов гексаферрита бария
Автор: Винник Денис Александрович, Трофимов Евгений Алексеевич, Галкина Дарья Павловна, Чернуха Александр Сергеевич, Живулин Владимир Евгеньевич, Стариков Андрей Юрьевич, Резвый Александр Владимирович, Сенин Анатолий Владимирович, Михайлов Геннадий Георгиевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Физическая химия и физика металлургических систем
Статья в выпуске: 3 т.17, 2017 года.
Бесплатный доступ
Представлены результаты проведенного исследования системы BaO-Na2O-Fe2O3. С учетом экспериментальных данных подобраны и оптимизированы самосогласованные наборы значений термодинамических параметров, позволяющие моделировать реализующиеся в этой системе фазовые равновесия. Сформирована пользовательская база данных, позволяющая проводить расчеты с помощью программного пакета FactSage. С помощью программного пакета FactSage рассчитаны фазовые диаграммы ряда оксидных систем. Результаты расчетов для систем BaO-Fe2O3, Na2O-Fe2O3, BaO-Na2O представлены в виде T-x диаграмм. Для системы BaO-Na2O-Fe2O3 результаты представлены в виде изотермических и политермических разрезов, а также в форме поверхности ликвидуса. Показано, что полученные результаты позволяют рационально подходить к выбору режимов выращивания кристаллов из расплава и, в частности, позволяют определять концентрационные и температурные интервалы, в которых процесс выращивания кристаллов будет наиболее эффективен. Анализ полученных результатов привел к выводу о том, что использование в качестве растворителя оксида натрия позволяет снизить температурный интервал выращивания кристаллов гексаферрита с 1351-1465 °С (в двойной системе) до 1116-1268 °С (на разрезе BaFe12O19-Na2O). Полученные результаты будут востребованы для рационального выбора режимов выращивания кристаллов гексагональных ферритов из оксидного расплава.
Ферриты бария и натрия, термодинамическое моделирование, фазовые диаграммы, кристаллизация оксидных расплавов
Короткий адрес: https://sciup.org/147157100
IDR: 147157100 | DOI: 10.14529/met170305
Список литературы Термодинамический анализ возможности использования расплавов системы BaO-Na2O-Fe2O3 для выращивания кристаллов гексаферрита бария
- Gambino R.J., Leonhard F. Growth of Barium Ferrite Single Crystals. J. Am. Ceram. Soc., 1961, vol. 44, no. 5, pp. 221-224 DOI: 10.1111/j.1151-2916.1961.tb15364.x
- Bale C.W., Chartrand P., Degterov S.A., Eriksson G., Hack K., Ben Mahfoud R., Melançon J., Pelton A.D., Petersen S. FactSage Thermochemical Software and Databases. Calphad, 2002, vol. 26, no. 2, pp. 189-228 DOI: 10.1016/S0364-5916(02)00035-4
- Bale C.W., Bélisle E., Chartrand P., Decterov S.A., Eriksson G., Hack K., Jung I.-H., Kang Y.-B., Melançon J., Pelton A.D., Robelin C., Petersen S. FactSage Thermochemical Software and Databases -Recent Developments, Calphad, 2009, vol. 33, no. 2, pp. 295-311 DOI: 10.1016/j.calphad.2008.09.009
- Chase M.W. NIST-JANAF Thermochemical Tables (4th ed). Washington, D.C. American Chemical Society, 1998. 1962 p.
- Rakshit S.K., Parida, S.C., Smruti Dash, Ziley Singh, B.K. Sen, V. Venugopal. Heat Capacities of Some Ternary Oxides in the System Ba-Fe-O Using Differential Scanning Calorimetry. Journal of Alloys and Compounds, 2007, vol. 438, pp. 279-284 DOI: 10.1016/j.jallcom.2006.08.026
- Шабанова Г.Н., Быканов С.Н., Гуренко И.В., Ткачева З.И. Термодинамическая оценка образования ферритов бария. Сборник научных трудов ХГПУ «Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье». Харьков: ХГПУ, 1998. Т.6, № 3. С. 35-40.
- Moosavi-Khoonsari E., Jung I.-H. Critical Evaluation and Thermodynamic Optimization of the Na2O-FeO-Fe2O3 System. Metallurgical and Materials Transactions B, 2016, vol. 47, no. 1, pp. 576-594 DOI: 10.1007/s11663-015-0517-5
- Hillert M., Jansson B., Sundman B., Agren J. A Two-Sublattice Model for Molten Solutions with Different Tendency for Ionization. Met. Trans. A, 1985, vol. 16A, no. 2, pp. 261-266 DOI: 10.1007/BF02815307
- Sundman B. Modification of the Two-sublattice Model for Liquids. Calphad, 1991, vol. 15, pp. 109-120 DOI: 10.1016/0364-5916(91)90010-H
- Kale G.M., Srikanth S. Electrochemical Determination of the Gibbs Energy of Formation of Na2Fe2O4 and Na3Fe5O9 Employing Na-β-Al2O3 Solid Electrolyte. J. Am. Ceram. Soc., 2000, vol. 83, no. 1, pp. 175-80 DOI: 10.1111/j.1151-2916.2000.tb01167.x
- Zhang L., Fray D.J., Dekeyser J.C., De Schutter F. Reference Electrode of Simple Galvanic Cells for Developing Sodium Sensors for Use in Molten Aluminum. Metall. Mater. Trans. B, 1996, vol. 27, no. 5, pp. 794-800 DOI: 10.1007/BF02915609
- Yamaguchi S., Kaneko Y., Iguchi Y. Activity Measurements of Na2O in Na2O-Fe2O3 System by EMF Method Using Sodium Beta Alumina as a Solid Electrolyte. Trans. Jpn. Inst Metal, 1987, vol. 28, no. 12, pp. 986-93 DOI: 10.2320/matertrans1960.28.986
- Thery J. Alkali Metal Ferrates and their Hydrolysis Products. Ann. Chim. (Paris), 1962, vol. 7, pp. 207-38.
- Christensen A.U., Conway K.C., Kelley K.K. High-temperature Heat Contents and Entropies of Aluminates and Ferrites of Lithium and Sodium, and of Lithium Titanate. Bur. Mines Rep. Invest, 1960, vol. 5565, pp. 1-8.
- Koehler M.F., Barany R., Kelley K.K. Heats and Free Energies of Formation of Ferrites and Aluminates of Calcium, Magnesium, Sodium, and Lithium. Bur. Mines Rep. Invest, 1961, vol. 5711, pp. 1-14.
- King E.G. Heat Capacities at Low Temperatures and Entropies at 298.16°K. of Aluminates and Ferrites of Lithium and Sodium. J. Am. Chem. Soc. 1955, vol. 77, pp. 3189-90 DOI: 10.1021/ja01617a007
- Wu P.C.-S. Reaction of Fe-Ni-Cr Alloys with Oxygen-containing Sodium, Ph.D. dissertation, Iowa State University, Iowa, 1972, pp. 42-76.
- Shaiu B.-J. Thermodynamic Properties of Compounds of Na2O with the Oxides of Chromium, Nickel, and Iron, Ph.D. dissertation, Iowa State University, Iowa, 1976, pp. 34-55.
- Knick R., Kohlmeyer E.J. Fusion Properties of Mixtures of Na2CO3 and Fe2O3. Z. anorg. u. allgem. Chem., 1940, vol. 244, no 1, pp. 67-84.
- Romers C., Rooymans C.J., De Graaf R.G.D. The Preparation, Crystal Structure and Magnetic Properties of Na3Fe5O9. Acta Crystallogr., 1967, vol. 22, pp. 766-71 DOI: 10.1107/S0365110X67001537
- Stuve J.M., Pankratz L.B., Richardson D.W. Thermodynamic Properties of (Na2O4)•Fe2O3, 6 to 1,200 °K. Bur, Mines Rep. Invest., 1971, vol. 7535, pp. 1-11.
