Физическая химия и физика металлургических систем. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
A mathematical model of segregation during cooling of the melt of iron with phosphorus
Статья научная
The purpose of this work is to study in detail the process of phosphorus segregation during steel solidification. A mathematical model considering a spherical melt cell with the nucleus of a solid phase in the center has been created. It has assumed that the thermal processes in this system are in accordance with the law of thermal conductivity and the mass transfer of phosphorus in the liquid and solid phases obeys the law of diffusion. In addition, it has assumed that a local equilibrium is maintained at the interface between these phases and the parameters of this equilibrium can be determined from the equilibrium phase diagram Fe-P. It has been assumed that the outer boundary of the system is cooled according to a mode that is set arbitrarily. Based on the obtained equations, a computer program has been created, that allows obtaining the temperature and the phosphorus content at any point at any time. The calculations have shown that the temperature alignment in of the system is almost instantaneous, and the concentration of phosphorus in the liquid phase has aligned quickly. However, the phosphorus concentration in the solid phase aligns much slower due to the small phosphorus diffusion coefficient in the solid phase. The principal factors determining the segregation of phosphorus are the initial concentration and the melt cooling mode. The results will help to calculate the cooling mode of the melt to produce a metal with the desired properties.
Бесплатно
Ab initio моделирование межфазной границы феррит/цементит
Статья научная
Представлены результаты первопринципного моделирования межфазной границы феррит/цементит с ориентационным соотношением Исайчева. Периодичность и близкое расположение атомов в двух решетках (феррита и цементита) для данного ориентационного соотношения свидетельствует о том, что это поверхность имеет низкую энергию формирования. Построена структурная модель данной межфазной границы. Наилучшее сопряжение решеток обеспечивается, когда на границе находится плоскость (101)ц, состоящая из атомов железа в S-позициях. Суперячейка межфазной границы содержала 64 атома: 56 атомов железа (по 28 в цементитной и ферритной частях) и 8 атомов углерода. Проведено моделирование в рамках теории функционала плотности полнопотенциальным методом линеаризованных присоединенных плоских волн с учетом обобщенного градиентного приближения в программном пакете WIEN2k. Определены оптимальные параметры моделирования данной системы и проведена объемная оптимизация структуры. Рассчитана энергия формирования межфазной границы феррит/цементит, которая оказалась равна 0,594 Дж/м2, что хорошо согласуется как с теоретическими, так и с экспериментальными данными. Наблюдается хорошая корреляция между значениями магнитного момента и межплоскостным расстоянием для атомов железа на межфазной границе. С уменьшением расстояния магнитный момент на атомах железа уменьшается.
Бесплатно
New method of crystal material heterogeneity examination
Статья научная
A principally new method of phase heterogeneity examination based on diffractometric analysis of interference maximum integral intensity of X-ray beam reflections from microvolumes of different sizes in irradiated samples of crystal materials has been developed. Also, some quantitative relationships have been experimentally tested and theoretically justified, namely the dependence of X-ray line integral intensity on the structure of incident radiation, the size of beam projection on the surface of a sample and other survey parameters. Newly developed diffractometric survey of interference line profiles allows to reach an effective averaging in texture heterogeneities that is important for high accuracy and reliable determination of quantitative values of integral intensity. Basing on the above quantitative dependences, necessary relationships have been established to find the values of relative differences between concentrations. New method is advantageous in phase heterogeneity and crystal material porosity analysis as well as in the analysis of the efficiency of blending in multi-phase powder mixtures.
Бесплатно
Статья научная
Модель укладки твердых атомов-сфер использована в статье для выяснения ряда вопросов, затрагивающих мартенситное превращение в углеродистых сталях. Рассмотрена деформация, которая возникает, когда сферический атом углерода с радиусом 0,77 Å помещают в октаэдрическую пору z-подрешетки внедрения железа. Показано, что смещения атомов железа, лежащих на оси oz, оказывается столь значительными, что они блокируют от возможного заполнения две ближайшие следующие октаэдрические поры. Они будут деблокированы только в том случае, когда четыре атома углерода займут аналогичные поры на ребрах элементарной ячейки и вновь удалят атомы железа от заблокированных пор. Был сделан расчет количества атомов углерода в элементарной ячейке в зависимости от содержания углерода в стали. Оказалось, что количество атомов углерода в ячейке равное 0,5 достигается при концентрации углерода 5,13 масс. %. Следовательно, практически у всех закаленных конструкционных и инструментальных сталей в среднем не происходит заполнения даже одной октаэдрической поры в центре грани. В рамках данной модели рассчитаны параметры решетки a и c, которые сопоставлены с экспериментальными данными, полученными академиком Г.В. Курдюмовым. Показано их очень хорошее согласие для параметра c и менее точное - для параметра a, что, с нашей точки зрения, обусловлено отсутствием информации о коэффициенте Пуассона для процессов в атомном масштабе. Разработан метод определения параметров решётки идеального мартенсита, у которого все z-поры заняты атомами углерода.
Бесплатно
Атомы углерода в междоузлиях кристаллической решётки цементита: ab initio моделирование
Статья научная
В предшествующих работах было показано, что железная подрешётка структуры цементита Fe3C содержит четыре типа междоузлий, в которых потенциально могут располагаться атомы углерода: «нормальные» и «искажённые» призматические поры (НПП, ИПП) и «нормальные» и «искажённые» октаэдрические поры (НОП, ИПП). Расстояния от центров пор до центров окружающих их z атомов железа составляют 1,99-2,04 Å (НПП, z = 6); 1,80-1,87 Å (НОП, z = 6); 1,62 Å (ИПП, z = 4) и 1,25 Å (ИОП, z = 2). Обычно считается, что все атомы углерода находятся в НПП. В данной работе остальные варианты размещения атомов углерода исследованы при помощи расчётов «из первых принципов» методом FP-LAPW в программном пакете WIEN2k и суперячейки, состоящей из 16 атомов (4 формульных единицы Fe3C). Структура, в которой все атомы углерода находятся в НПП, обладает наименьшей энергией и объёмом. При размещении всех атомов углерода в НОП энергия повышается на 0,267 эВ/атом С, а объём увеличивается на 9,20 %. Если из НПП в НОП переходит лишь один из четырёх атомов углерода, прирост энергии и объёма составляет соответственно 0,233 эВ/атом С и 3,59 %. Структура, в которой один атом углерода находится в ИПП, а остальные три в НПП, обладает энергией на 0,452 эВ/атом С и объёмом на 3,75 % больше, чем при размещении всех их в НПП. Структуры, в которых все атомы углерода находятся в ИПП, а также в которых один или все четыре атома углерода находятся в ИОП, механически нестабильны и самопроизвольно переходят в обычную структуру цементита с углеродом в НПП. Термодинамические оценки, основанные на полученных данных, свидетельствуют, что даже при температурах ниже 1000 К до 20 % атомов углерода могут переходить из НПП в иные типы пор. Расчёты энергии образования углеродной вакансии в цементите (в суперячейке из 128 атомов, содержащей 96 атомов железа и 32 атома углерода) дали результат 0,50 эВ, а железной - 1,34 (для атомов FeG) и 1,60 эВ (для атомов FeS). Во всех этих случаях образование вакансии не вызывало существенного изменения объёма системы.
Бесплатно
Влияние алюминия на электросопротивление никельалюминиевых сплавов
Статья научная
Изучены температурные и концентрационные зависимости удельного электросопротивления сплавов системы «никель - алюминий» в жидком состоянии. Вид политерм ρ определяется исходным фазовым составом сплавов. Гистерезис политерм связан с устранением влияния на расплав структуры и фазового состав исходных твердых образцов и переходом системы в равновесное и однородное состояние, что способствует большему структурному упорядочению интерметаллидов. Экспериментальные данные свидетельствуют о нелинейной волнообразной концентрационной зависимости изотермы удельного электросопротивления никелевых сплавов с содержанием алюминия до 35 мас. %. В этой концентрационной области возможно существование твердого раствора алюминия в никеле (до 10 мас. %), а также появление интерметаллидных фаз Ni 3Al и NiAl. С использованием некоторых положений теории перколяций и модели микронеоднородного строения расплавов качественно объяснен характер изменения волнообразной изотермы электросопротивления никельалюминиевых расплавов. Вследствие разной электроотрицательности атомов система Ni-Al из-за искажения структуры электронной и атомной подсистем никеля приобретает избыточный заряд. Это способствует локальному атомному упорядочению и образованию кластеров (микрогруппировок), характер упорядочения в которых отличается от микрообластей никеля, находящихся вне энергетического поля заряда. С появлением кластеров для электронов проводимости в системе возникает дополнительный фактор рассеяния. С увеличением концентрации алюминия в сплаве возрастает количество электронов проводимости, приходящихся на один атом. Во-вторых, в соответствии с положениями теории перколяций постепенно формирующиеся кластеры создают сначала цепочки, а затем зоны перекрытия, способствующие повышению проводимости сплавов, содержащих до 10 ат. % Al.
Бесплатно
Влияние внешних напряжений на тетрагональность мартенсита углеродистых сталей
Статья научная
Рассмотрена теория упорядочения атомов углерода в кристаллической решетке железа, основанная на идее о неравномерном заполнении октаэдрических междоузлий. Определено, что внешнее напряжение скачкообразно уменьшает параметр порядка и, соответственно, степень тетрагональности решетки. Показано, что вместе с условием экстремума свободной энергии необходимо рассмотрение условия равновесия, совместное численное решение этих уравнений позволяет определить зависимости критического напряжения, при котором параметр порядка уменьшается до нуля, от температуры и концентрации углерода. Нулевая величина параметра порядка означает равномерное распределение атомов углерода по подрешеткам и, следовательно, кубическую решетку. Методом молекулярной динамики с межчастичным потенциалом погруженного атома (ЕАМ) проведено компьютерное моделирование перераспределения атомов углерода по подрешеткам под действием внешнего напряжения. Обнаружено, что при сжатии вдоль оси Oz происходит миграция атомов углерода, в результате чего происходит смена оси тетрагональности и формируется упорядоченное состояние вдоль оси Ox или Oy, причем выбор направления осуществляется случайным образом. С помощью моделирования получены концентрационные и температурные зависимости критического напряжения. Наблюдается удовлетворительное согласие между теоретическими данными и результатами моделирования.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что ежегодные потери металлов от коррозии составляют 10-15 % от их объема годового производства. Одним из путей снижения коррозии металлов является разработка путей повышения их коррозионной стойкости. Одним из основных способов повышения устойчивости сплавов к коррозии является целенаправленное легирование элементами, комплексно влияющими на основные коррозионно-электрохимические характеристики сплавов. В работе представлены результаты коррозионно-электрохимического исследования влияния добавок кальция как модификатора структуры на анодное поведение сплава АЖ5К10 (Al + 5 % Fe + 10 % Si), в среде водного раствора NaCl. Анодное поведение сплава АЖ5К10, модифицированного кальцием. Исследовано потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с. Добавки кальция в сплаве АЖ5К10 составило от 0,01 до 1,0 мас. %. Исследования проводились в среде водного раствора NaCl с концентрацией 0,03; 0,3 и 3 мас. %. Показано, что с увеличением концентрации хлорид-иона в водном растворе NaCl наблюдается смещение в отрицательную область значения потенциалов свободной коррозии и питтингообразования. Потенциал свободной коррозии сплавов от времени смещается в положительную область. Такая зависимость имеет место и с ростом концентрации модификатора (кальция) в сплаве АЖ5К10. При этом независимо от состава сплавов отмечен рост скорости их коррозии от концентрации NaCl в растворе. Добавки кальция к сплаву АЖ5К10 почти в 2 раза увеличивают его коррозионную стойкость. Показано, что сплавы корродируют по питтинговому механизму и кальций как модификатор структуры сплавов способствует сдвигу потенциалов питтингообразования и репассивации в область положительных значений, что в целом приводит к росту устойчивости сплавов к питтиноговой коррозии, а также залечиванию (репассивацию) вновь зарождающихся питтинговых очагов.
Бесплатно
Статья научная
Современный научно-технический прогресс способствует развитию цветной металлургии высокими темпами. В общем объеме производства цветных металлов, которые широко используются в промышленности, цинк занимает четвёртое место. Благодаря специфическим свойствам цинк и его сплавы получили широкое применение в качестве конструкционных и неконструкционных изделий. Значительная часть производимого металлического цинка расходуется для покрытия им металлических листов, изготовления полуфабрикатов и фасонных отливок. Сплавы на основе цинка в последние годы широко используются для изготовления литых протекторов, применяемых для защиты морских судов и сооружений от коррозии. Расширение областей использования цинковых изделий ставит новые задачи перед специалистами, занимающимся производством и применением новых сплавов на основе цинка. Одной из легирующих добавок цинковых сплавов является медь. Сообщается, что медь (до 0,6 мас. %) повышает твердость и ухудшает пластичность и коррозионную стойкость цинка. Содержание меди в деформируемых сплавах цинка достигает до 5,5 мас. %. В связи с противоречивыми фактами относительно влияния меди на коррозионную стойкость цинка нами исследовано влияние его добавок до 2,0 мас. % на коррозионно-электрохимическое поведение высокочистого цинка в среде электролита NaCl. Исследования проводились потенциостатическим методом (скорость развёртки потенциала 2 мВ/с) на импульсном потенциостате ПИ-50-1.1. Установлено, что легирование цинка медью до 2 мас. % увеличивает его коррозионную стойкость на 10-15 % в среде электролита NaCl. Рост коррозионной устойчивости сплавов системы Pb-Cu сопровождается сдвигом в положительном направлении оси ординат основных электрохимических потенциалов.
Бесплатно
Влияние легирования на термодинамические характеристики водорода в ОЦК-железе
Статья научная
Примеси замещения оказывают существенное влияние на поведение водорода в железе. Это открывает возможность управления водородной деградацией при помощи направленного легирования сталей. Проведен обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных проблеме захвата атомов водорода легирующими примесями и использования данного эффекта для борьбы с водородным охрупчиванием. В рамках компьютерного пакета WIEN-2k, реализующего метод линеаризованных присоединенных плоских волн (ЛППВ), который является полноэлектронным методом теории функционала плотности, рассмотрено влияние примесей 3d-, 4d- и sp-металлов на энергию растворения водорода в матрице ОЦК-железа. Подробно рассмотрено изменение равновесного параметра решетки при растворении водорода в легированной решетке ОЦК-железа. Изучен вопрос о влиянии легирования на преимущественное заселение водородом тетраэдрических и октаэдрических пор решетки внедрения. Выделены электронный и упругий вклады в энергию растворения. Рассчитаны энергии захвата водорода примесями, показано, что существенные вклады в энергию захвата вносят как электронный, так и упругий вклад. Показано, что изменение энергии растворения водорода, вызываемое примесью, можно связать с создаваемым ею возмущением электронной плотности матрицы.
Бесплатно
Статья научная
Деятельность предприятий цветной металлургии приводит к загрязнению окружающей среды. В Челябинской области зоной экологического бедствия является территория Карабашского промышленного района. Одним из предлагаемых проектов по снижению уровня загрязнений является сбор воды Рыжего ручья, наиболее загрязнённого водного объекта, в водоёмах биологической площадки. Высокая концентрация тяжёлых металлов в воде Рыжего ручья требует специальной подготовки дна водоёма - приёмника биологической площадки, в противном случае возникает опасность попадания загрязнителей в грунтовые воды, а затем в Аргазинское водохранилище. В качестве основы дна водоёмов предполагается использовать природные материалы, в частности, глины. В статье приведены результаты исследования зависимости сорбционных характеристик наиболее широко распространённых природных алюмосиликатов (глин) от их состава и структуры. Установлено, что поглотительная способность естественных глинистых пород Челябинской области ограниченна и обратима. Исследованные каолины Еманжелинского и Кыштымского месторождения, а также Огланлинский монтмориллонит не могут быть рекомендованы в качестве материала для защитных барьеров.
Бесплатно
Влияние условий плавки на выделение кислорода из порошка природнолегированного чугуна
Статья научная
Изучены температурные зависимости кинематической вязкости природнолегированного чугуна в жидком состоянии. Установлены температуры, нагрев до которых переводит расплав в гомогенное состояние. Политерма имеет сложный характер, свидетельствующий о наличии нескольких этапов структурных превращений. Установлено, что температура максимального нагрева расплава в ходе опыта существенно влияет на вид гистерезиса политерм. На основании квазихимической модели микронеоднородного строения расплава предложено физическое обоснование происходящих при нагреве и охлаждении жидкого металла превращений. Полученные результаты использованы при получении порошка природнолегированного чугуна. Проведены опытные плавки, в которых жидкий металл нагревали выше и ниже интервала его структурных перестроек. Кроме этого варьировали температуру распыления жидкого металла азотом. Изучено влияние условий плавки природнолегированного чугуна на содержание кислорода в полученном порошке. Исследования методом вакуум-плавления на установке «O-N-mat 822» показали, что процесс выделения кислорода из частиц порошка носит сложный характер. Установлено, что содержание кислорода в порошке чугуна зависит от размера частиц и условий подготовки расплава к диспергированию. Формирование в ходе плавки гомогенного состояния приводит к снижению концентрации кислорода в порошке и изменению спектра его выделения. Оказывается, что в таком расплаве кислород находится в твердом растворе или связан в оксиды железа.
Бесплатно
Статья научная
В программном пакете WIEN2k проведён расчёт из первых принципов энергий взаимодействия между атомами углерода в ГЦК-железе. Они составили E1 = 0,06 эВ, E2 = 0,1 эВ и E3 = 0,005 эВ (энергии взаимодействия между атомами углерода, находящимися в первой, второй и третьей координационных сферах подрешётки ГЦК-железа). Для расчётов использовался полнопотенциальный метод линейных присоединённых плоских волн LAPW с учетом обобщенного градиентного приближения PBE-GGA в суперячейке из 32 атомов железа с периодическими граничными условиями. Это наиболее точный метод, используемый в рамках теории функционала плотности. Для проверки достоверности найденных значений энергий на их основе методом Монте-Карло построена концентрационная зависимость активности углерода в ГЦК-железе. Показано хорошее качественное согласие кривой активности, полученной при использовании найденных значений энергий взаимодействия C-C, с экспериментальной кривой, что говорит о достоверности полученных параметров взаимодействия и адекватности использованной модели парамагнитного состояния. Использование данных о взаимодействии в третьей координационной сфере не влияет существенно на результаты расчета. Это объясняется очень низким значением энергии взаимодействия между атомами углерода в ГЦК-железе в третьей координационной сфере.
Бесплатно
Восстановление бария и стронция из сульфатов углеродом чугуна
Статья научная
Известно, что поведение бария и стронция в жидких железоуглеродистых сплавах требует дополнительного изучения. Эти элементы практически не образуют растворов с железом и достаточно быстро выводятся из расплава. Раскисляющая и десульфурирующая способность сплавов бария и стронция невысока ввиду большой атомной массы этих элементов. Тем не менее известно, что барий и стронций оказывают существенное влияние на свойства расплава, его структуру, количество и форму неметаллических включений. Происходит это, по всей видимости, из-за способности бария и стронция влиять на величину межфазного натяжения в случае попадания на границу фаз. Наиболее доступным видом барий-стронцийсодержащего сырья являются сульфаты щелочноземельных металлов. Так, сульфаты бария-стронция широко используются при получении модификаторов и ферросплавов. При использовании сульфатного сырья для производства барий-стронцийсодержащих сплавов одним из наиболее важных вопросов является поведение серы. В литературе приводятся сведения по термодинамике и кинетике реакций, протекающих при восстановительном обжиге сульфатов кальция, стронция и бария. Приводится также термодинамический анализ реакций в системе MeSO4 - C (Me - Sr, Ba). Спрогнозирована вероятность протекания тех или иных реакций в зависимости от температуры. Целью данной работы было изучение особенностей поведения сульфатов бария и стронция в жидком чугуне. Проведены опытные работы по обработке жидкого чугуна сульфатами бария и стронция в различных условиях. Полученные опытные данные позволяют рассчитать коэффициенты перехода серы из сульфатов в жидкий чугун и проследить корреляцию с термодинамическими данными, полученными для твердофазных процессов.
Бесплатно
Выращивание монокристаллов феррита стронция из раствора
Статья научная
Представлены результаты эксперимента по получению гексаферрита стронция SrFe12O19 из раствора методом спонтанной кристаллизации на воздухе с применением резистивной печи с прецизионным ПИД регулятором. В качестве основных материалов были применены оксид железа Fe2O3 и карбонат стронция SrСO3. В качестве растворителя использован расплав карбоната натрия Na2CO3. В результате серии экспериментов получены черные непрозрачные гексагонально ограненные кристаллы размером 2-5 мм и порошки SrFe12O19. Рентгенографическое исследование проводили в диапазоне углов 2θ от 10 до 90° со скоростью 1°/мин на порошковом рентгеновском дифрактометре Rigaku Ultima IV. Рентгенограммы полученных образцов монокристаллов совпадают с рентгенограммами гексаферрита бария из базы данных. По полученным дифрактограммам были рассчитаны параметры кристаллической решетки: а = 5,8832(4) Å, с = 23,0361(14) Å, V = 690,51(6) Å3. Эти данные согласуются с литературными источниками. Проведено рентгенографическое исследование закристаллизовавшегося раствора, по результатам которого установлены дополнительные фазы. Исследование полученных кристаллов при помощи электронного микроскопа Jeol JSM-7001F с энергодисперсионным рентгенофлуоресцентным спектрометром Oxford INCA X-max 80 выявило равномерное распределение ионов железа и стронция. Картирование показало, что монокристаллы являются однофазными и содержат ионы кислорода, железа и стронция.
Бесплатно
Диаграмма состояния системы CaO-MgO-MnO
Статья научная
Построение диаграмм состояния многокомпонентных систем является одной из фундаментальных задач не только в области материаловедения, но и для металлургических технологий. Термодинамическое моделирование при этом является одним из базовых инструментов исследователя, особенно при ограниченном количестве достоверных литературных экспериментальных данных или при значительных сложностях, сопровождающих постановку эксперимента. Термодинамический расчет обычно основывается на таких физико-химических данных, как изменение энергии Гиббса при осуществлении фазовых переходов, термодинамических характеристиках составляющих исследуемую систему веществ и значениях активностей компонентов равновесных фаз (расплава, твердых растворов и т. д.). В настоящей работе было проведено термодинамическое моделирование диаграмм состояния систем MgO-CaO, MnO-CaO и CaO-MgO-MnO. Для определения активностей компонентов оксидного расплава в указанных выше системах использовалась теория субрегулярных ионных растворов. Активности компонентов твердых растворов в системах MgO-CaO и MnO-CaO определялись с использованием теории регулярных ионных растворов, а в системе CaO-MgO-MnO - с использованием теории субрегулярных ионных растворов. В ходе расчетов были уточнены границы фазовых равновесий и положения линий ликвидус и солидус в двойных оксидных системах, а также координаты проекции поверхности ликвидус в исследуемой тройной оксидной системе. Показано, что при значительных концентрациях оксида марганца в системе CaO-MgO-MnO два твердых раствора (на основе оксида магния и на основе оксида кальция) объединяются в один твердый раствор |CaO, MgO, MnO|тв.р. Полученные результаты согласуются с немногочисленными экспериментальными данными по исследуемым системам.
Бесплатно
Железо в неживой и живой природе
Статья научная
Рассмотрены кристаллическое строение железа и его химические свойства, степени окисления и участие железа в окислительно-восстановительных процессах в неживой и живой природе. Железо, в зависимости от температуры и давления, может иметь пять кристаллических структур: α, β, γ, δ и ε. Приведены рисунки элементарных кристаллических ячеек. Выделены пустоты в кристаллических ячейках, в которых могут размещаться примесные атомы. Железо может иметь степени окисления от нулевой (чистое железо) до +8. Наиболее важными являются степени окисления 0, +2 и +3. Оксид железа +2 (FeO) окрашен в черный цвет, а оксид железа +3 (Fe2O3) окрашен в ярко-красный цвет. Железо является главным участником процесса переноса кислорода в сталеплавильных процессах. Процесс переноса состоит из приобретения железом кислорода за счёт его окисления до FeO (Fe+2) и Fe2O3 (Fe+3) и передачи кислорода в расплавленный металл [O]. Окислительно-восстановительные процессы и процессы переноса кислорода связаны с изменением степени окисления железа. Выражено сомнение о присоединении кислорода к гемоглобину в молекулярной форме и предложена запись реакций в крови с участием гемоглобина на основе окислительно-восстановительных реакций. Предложены реакции переноса кислорода кровью. В лёгких, при высоком парциальном давлении кислорода, часть Fe+2 гемоглобина отдаёт электроны и окисляется до Fe+3, что и приводит к изменению цвета крови: (Hb•4Fe+2) + O2 ↔ (Hb•4Fe+3•2O-2). В капиллярах Fe+3 присоединяет электроны, отдает кислород, который участвует в окислении, и восстанавливается до Fe+2: (Hb•4Fe+3•2O-2) + Cсреды = (Hb•4Fe+2) + CO2. В предложенной записи реакций нет места молекулярному кислороду. Окислительно-восстановительные реакции в лёгких и капиллярах протекают по предложенной электрохимической схеме с большой скоростью с участием и переносом электронов.
Бесплатно
Статья научная
Проведён системный анализ термохимических характеристик - температуры и энтальпии плавления интерметаллидов (ИМ) систем Pb-Ln, богатых свинцом, составов Pb3Ln, Pb2Ln и Pb4Ln3. Показано неполное или отсутствие сведений об этих характеристиках для ИМ всего ряда лантаноидов. В качестве основного метода определения и/или уточнения термохимических характеристик ИМ применён полуэмпирический метод, разработанный Н.С. Полуэктовым с сотрудниками. Метод учитывает влияние числа 4f-электронов, спин- и орбитальных моментов движения в атомах лантаноидов, определены и/или уточнены температура и энтальпия плавления интерметаллидов указанных составов. Полуэмпирическими методами разностей В.А. Киреева и М.Х. Карапетьянца определены и/или уточнены отсутствующие в литературе сведения для ИМ лантана, гадолиния и лютеция. Данные для ИМ этих лантаноидов являются опорными для расчёта по основному методу. Определённые величины температуры плавления ИМ позволили рассчитать энтальпии плавления ИМ по известной формуле. Полученные наиболее полные сведения о температуре и энтальпии плавления ИМ составов Pb3Ln, Pb2Ln и Pb4Ln3 позволили установить, что закономерности изменения этих характеристик ИМ в зависимости от природы лантаноидов имеют сложный характер, с проявлением тетрад-эффекта, и чётко делятся на соответствующие подгруппы - цериевую и иттриевую. Эти закономерности внутри подгрупп лантаноидов проявляются по-разному, в зависимости от природы лантаноидов и тех факторов, которые учитываются при обработке данных по основному полуэмпирическому методу. Свойства ИМ европия и иттербия выпадают из общей закономерности, обусловленным заполнением их 4f-орбиталей электронами наполовину или полностью. В целом с ростом порядкового номера лантаноидов наблюдается симбатное увеличение температуры и энтальпии плавления в ряду сходных ИМ состава Pb4Ln3 и понижение этих характеристик для составов Pb3Ln и Pb2Ln.
Бесплатно
Изучение вольт-омических характеристик композитов на основе гексаферрита бария
Статья научная
К настоящему времени задача создания новых, ранее неизвестных материалов, которые будут обладать востребованными на практике характеристиками, остается актуальной. В данной статье представлены результаты исследования магнитных материалов, которые пользуются большим спросом в современных технологиях. Одна из важных характеристик магнитных материалов - электрическое сопротивление. Так как удельное электрическое сопротивление магнитных материалов, главным образом, зависит от их химического состава, структуры и способа получения, цель представленного исследования состоит в том, чтобы создать и исследовать концентрационный ряд композитов, отобрать предпочтительные составы материалов на основе гексаферрита бария для дальнейшего изучения. В данной работе представлены результаты получения и исследования композиционных материалов на основе гексаферрита бария BaFe12O19, который известен разнообразием своих функциональных характеристик. Важная среди них - высокое значение удельного электрического сопротивления. Для исследования свойств таких материалов была подготовлена серия образцов, полученных методом двухстадийного твердофазного синтеза гексаферрита бария с добавлением оксида алюминия Al2O3 и оксида бора B2O3. Первая стадия - синтез гексаферрита бария BaFe12O19 из карбоната бария BaCO3 и оксида железа Fe2O3 (гомогенизация, компактирование, спекание, измельчение, классификация порошка). Вторая стадия - получение композиционных материалов из порошков гексаферрита бария BaFe12O19, оксидов бора B2O3 или алюминия Al2O3 (гомогенизация, компактирование, спекание). Добавление оксидов алюминия Al2O3 и бора B2O3, по мнению авторов, способно обеспечить варьирование в широких пределах свойств композита за счет разницы магнитной восприимчивости и диэлектрической проницаемости его компонентов. Для измерения электрического сопротивления синтезированных образцов использовали устройство MIC-2500 в диапазоне напряжений постоянного тока 50-2500 В. В работе построены зависимости удельного сопротивления от концентрации оксидов. Определены оптимальные составы с лучшими значениями удельного сопротивления для исследуемых композитов.
Бесплатно
Изучение процесса образования карбидов хрома из компонентов расплава системы Cu-Cr-C
Статья научная
Изучена возможность образования частиц карбидов хрома из компонентов расплава системы Cu-Cr-C для интервала температур 1100-1500 °С. Актуальность исследования обусловлена необходимостью создания новых упрочненных сплавов с высокой электропроводностью. В ходе работы было проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий, реализующихся в медном углу фазовой диаграммы системы Cu-Cr-C в условиях существования расплава на основе меди, для интервала температур 1100-1500 °С. Для моделирования использовался программный пакет FactSage версия 7.0. В рамках настоящего исследования были проведены также экспериментальные работы по изучению результатов процесса взаимодействия медно-хромового расплава с графитом. В процессе изучения экспериментальных образцов с использованием растрового электронного микроскопа и микрорентгеноспектрального анализа были определены форма и состав образовавшихся неметаллических включений. Установлено, что неметаллические включения в экспериментальных образцах, полученных в условиях выдержки металлического расплава в контакте с графитом, представлены частицами карбидов хрома размерами не более 15 мкм. Результаты работы могут быть использованы для анализа технологических процессов производства меди и сплавов на ее основе, а также при разработке составов для производства металломатричных композиционных материалов.
Бесплатно
