Про механізм утворення оксидів алюмінію в залізовуглецевих розплавах
Processy litʹâ, 2021, Tom 143, №1, p.28-37
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2021.01.028Ключові слова:
полігональна діаграма, оксиди алюмінію, квантово-механічні параметри, класифікація та структуризаціяАнотація
Надійшла 11.11.2020
УДК 669.189:669.046.554
Графо-аналітичним методом побудовано полігональну діаграму стану системи Al-Al2O3 у всьому інтервалі концентрацій твердих і рідких вихідних компонентів. На відміну від відомої, в даній діаграмі представлено послідовний ряд оксидів алюмінію, що включає первинну фазу Al2O, вторинні проміжні фази AlO і Al3O4, які співіснують з рідким алюмінієм, а також область їх розшарування. На основі квантово-механічних параметрів алюмінію і кисню проведено аналіз структурно-хімічного стану оксидів і встановлено послідовний ряд проміжних фаз між алюмінієм і корундом, які утворюються в рідкому і твердому станах: AlР → Al2O (Al6O3)Р4+: (Al12O6)Тв0 → AlO×(Al4O4)Р4+: (Al8O8)Тв0 → Al3O4 (Al6O8)Р2+: (Al12O16)Тв0 → Al2O3 (Al4O8)Р4-: (Al16O24)Тв0. Для встановлених проміжних фаз оксидів алюмінію наведено структурно-хімічні реакції їх утворення, хімічні і структурні формули, температури їх утворення та плавлення. Усі нижчі оксиди утворюються в твердому стані і співіснують з рідким алюмінієм. Шпінель AlO∙Al2O3 → (Al3O4) утворюється при температурі монотектики 1900 0С. Послідовність утворення оксидів алюмінію залежить від кількості частинок і відносної щільності упаковки полігональних (ПГК) і поліедричних (ПДК) осередків іонно-молекулярних комплексів (СІМ-комплекси) іонів алюмінію і кисню. Показано, що при дефіциті кисню в металевому розплаві на базі нижчих оксидів алюмінію утворюються повновалентні оксисульфіди (Al6O3S2)0 → (Al4O4S2)0, які існують при температурах рідкої сталі, та (Al12S6)0, (Al8S8)0, присутні в твердому металі. У глибоко розкисленому металі, який містить сірку і алюміній, утворюються в твердому стані сульфіди алюмінію нижчої і повної валентності стехіометричного складу Al12S6 → Al8S8 → Al12S16 → Al16S24 залежно від окисленості металу. Представлені результати доповнюють відомі експериментальні дані про діаграму стану системи Al-Al2O3 і дозволяють розкрити механізм формування неметалевих включень при розкисленні сталі алюмінієм.
Посилання
Vol A. E. (1959) Structure and properties of double metal systems. Publishing house phys.- mat. literature, M. Vol. 1, pp. 247–252. [in Russian].
Diagrams of the state of silicate systems. Directory. Edited by Academician Toropov N. A. Publishing house Science. L. 1969. Vol. 2. 372 p. [in Russian].
Roshchin V. E., Povolotsky D. Ya., Rechkalova A. V. et al. (1974) On the formation of aluminum and silicon suboxides during deoxidation of iron melts. Metals. No. 6, pp. 5–10. [in Russian].
Baykov A. A. (1948) Collected Works. Moscow: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR. 240 p. [in Russian].
Lyakishev I. P. (1996) State diagrams of binary metal systems. Handbook, Moscow: Mechanical Engineering. Vol. 1, pp. 186–187. [in Russian].
Belov B. F., Trotsan A. I., Kharlashin P. S., Kreidenko F. S. (2000) Methods for constructing polygonal state diagrams of binary metallurgical systems. Certificate of copyright to the work. PA № 2825 dated March 14. [in Ukrainian].
Belov B. F., Bakin I. K., Ryabchikov I. V. et al. (2018) Analysis of the structural and chemical state of the elements of group II of the periodic table D. I. Mendeleev. Steel. No 11, pp. 14–17. [in Russian].
Tables of physical quantities. Handbook edited by academician I. K. Kikoina. Moscow: Atomizdat. 1976. 1008 p. [in Russian].
Trotsan A. I., Belov B. F., Kharlashin P. S. (2002) On the nature of chemical communication of elements in metallurgical phases. Izvestiya VUZov, Black Metallurgists. No 34, pp. 70–75. [in Russian].
Trotsan A. I., Brodetsky I. L., Itsenko A. I. (2009) Theory and practice of microalloying taking into account intercrystalline internal adsorption. Kiev: "KIM". 272 p. [in Russian].
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Б. Ф. Бєлов, А. І. Троцан, Я. П. Карлікова*, І. В. Рябчиков**
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
