ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В ОКСИДНОЙ СИСТЕМЕ FeO–SrO–SiO2

О. В. Самойлова, Л. А. Макровец, И. В. Бакин

Аннотация


Оксидные системы, включающие оксид стронция в качестве одного из основных компонентов, находят все большее применение в различных отраслях промышленности. Влияние добавок SrO на свойства шлаков и флюсов, на свойства стекол и даже керамики с магнитными свойствами активно изучается в настоящее время. Однако сведений по диаграммам состояния оксидных стронцийсодержащих систем в литературе весьма ограниченное количество, особенно для тройных и многокомпонентных систем. В данном исследовании было проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий и дальнейшее построение диаграмм состояния двойных оксидных систем FeO–SrO, FeO–SiO2, SrO–SiO2, а также расчет координат проекции поверхности ликвидус диаграммы состояния тройной оксидной системы FeO–SrO–SiO2. Моделирование выполнялось с использованием приближения теории субрегулярных ионных растворов. В ходе работы были определены энергетические параметры используемой теории для каждой из исследуемых систем. Полученные расчетные данные о положении линий ликвидуса в двойных оксидных системах сопоставимы с имеющимися в литературе, что подтверждает адекватность проведенного моделирования. Сведения о диаграмме состояния тройной оксидной системы FeO–SrO–SiO2 в литературе не представлены и получены впервые. В ходе настоящей работы также были оценены данные о температурах, энтальпиях и энтропиях образования силикатов Fe2SiO4, Sr3SiO5, Sr2SiO4, SrSiO3 из компонентов оксидного расплава систем FeO–SiO2 и SrO–SiO2 соответственно. Так, для Fe2SiO4 энтальпия образования соединения из компонентов оксидного расплава составила величину 63 600 Дж/моль; для силиката Sr3SiO5 – 181 675 Дж/моль; для соединения Sr2SiO4 – 169 576 Дж/моль; для SrSiO3 – 155 697 Дж/моль.

Ключевые слова


система FeO–SrO–SiO2; термодинамическое моделирование; фазовые равновесия; фазовые диаграммы

Полный текст:

PDF

Литература


Zhang G.H., Chou K.C. Correlation between Viscosity and Electrical Conductivity of Aluminosilicate Melts. Metallurgical and Materials Transactions B, 2012, vol. 43B, no. 4, pp. 849–855. DOI: 10.1007/s11663-012-9674-y

Tang K., Jakobsson L.K., Hildal K. Thermodynamic Evaluation of Sr-Containing Si Metals and Silicate Melts for Si–Sr Alloy Production. The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2018, vol. 118, pp. 601–605. DOI: 10.17159/2411-9717/2018/v118n6a7

Kozyrev N.A., Mikhno A.R., Kryukov R.E., Yakushevich N.F., Provodova A.A. Use Barium–Strontium Modifier in Manufacturing Welding Flux Based on Silicomanganese Slag for Welding and Surfacing Mining Equipment. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2018, vol. 206, pp. 012033. DOI: 10.1088/1755-1315/206/1/012033

Kushnir S.E., Vasil’ev A.V., Zaitsev D.D., Kazin P.E., Tret’yakov Yu.D. Synthesis of Magnetoresistive Glass-Ceramic Composites in the SrO–MnOx–SiO2–La2O3 System. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2008, vol. 2, no. 1, pp. 34–36. DOI: 10.1007/s11700-008-1005-1

Shchegoleva N.E., Grashchenkov D.V., Sarkisov P.D., Orlova L.A., Popovich N.V. The Effect of B2O3 and P2O5 Additives on the Crystallization Ability of Strontium Aluminosilicate Glass. Technique and Technology of Silicates, 2012, vol. 19, no. 2, pp. 2–7. (in Russ.)

Liu J.A., Yang X., Zhang M.M., He W. Preparation and Characterization of SrO–Na2O–Fe2O3–FeO–P2O5–SiO2 Ferrimagnetic Glass-Ceramics for Hyperthermia Application. Advanced Materials Research, 2012, vols. 557–559, pp. 1612–1617. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.557-559.1612

Mikhailov G.G., Leonovich B.I., Kuznetsov Yu.S. Termodinamika metallurgicheskikh protsessov i sistem [Thermodynamics of Metallurgical Processes and Systems]. Moscow, MISIS Publ., 2009, 520 p. (in Russ.)

Samoylova O.V., Mikhailov G.G., Makrovets L.A., Trofimov E.A., Sidorenko A.Yu. Thermodynamic Modeling of Liquidus Surface of the Phase Diagram of Cu2O–Al2O3–ZrO2 System. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2015, vol. 15, no. 4, pp. 15–21. (in Russ.) DOI: 10.14529/met150402

Samoilova O.V., Makrovets L.A., Trofimov E.A. Thermodynamic Simulation of the Phase Diagram of the Cu2O–Na2O–K2O System. Moscow University Chemistry Bulletin, 2018, vol. 73, no. 3, pp. 105–110. DOI: 10.3103/S0027131418030057

Kubaschewski O., Alcock C.B. Metallurgical Thermochemistry. Oxford, Pergamon Press Ltd Publ., 1979. 392 p.

Darken L.S., Gurry R.W. The System Iron–Oxygen. II. Equilibrium and Thermodynamics of Liquid Oxide and Other Phases. Journal of the American Chemical Society, 1946, vol. 68, pp. 798–816.

Irgashov X., Tarasov V.D., Chekhovskoy V.Ya. Thermodynamic Properties of Strontium Oxide in Solid and Liquid Phases. High Temperature, 1985, vol. 23, no. 1, pp. 86–91. (in Russ.)

Samsonov G.V. Fiziko-khimicheskie svoistva okislov [Physico-Chemical Properties of Oxides]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1978, 471 p. (in Russ.)

Revzin B., Pelleg J. Model Evaluations of Phase Diagrams of the Systems SrO–(Mn, Fe, Co, Ni)O. Materials Research Society Symposium Proceedings, 1996, vol. 398, pp. 649–654.

Bowen N.L., Schairer J.F. The System, FeO–SiO2. American Journal of Science, 1932, vol. XXIV, no. 141, pp. 177–213.

Schuhmann R., Ensio P.J. Thermodynamics of Iron-Silicate Slags: Slags Saturated with Gamma Iron. Transactions AIME. Journal of Metals, 1951, no. 3, pp. 401–411.

Allen W.C., Snow R.B. The Orthosilicate – Iron Oxide Portion of the System CaO–“FeO”–SiO2. Journal of the American Ceramic Society, 1955, vol. 38, no. 8, pp. 264–280.

Romero-Serrano A., Pelton A.D. Thermodynamic Analysis of Binary and Ternary Silicate Systems by a Structural Model. ISIJ International, 1999, vol. 39, no. 5, pp. 399–408. DOI: 10.2355/isijinternational.39.399

Eskola P. The Silicates of Strontium and Barium. American Journal of Science, 1922, vol. IV, no. 23, pp. 331–375.

Greig J.W. Immiscibility in Silicate Melts. American Journal of Science, 1927, vol. XIII, no. 73, pp. 1–44.

Fields J.M., Dear P.S., Brown J.J. Phase Equilibria in the System BaO–SrO–SiO2. Journal of the American Ceramic Society, 1972, vol. 55, no. 12, pp. 585–588.

Huntelaar M.E., Cordfunke E.H.P., Scheele A. Phase Relations in the SrO–SiO2–ZrO2 System. I. The System SrO–SiO2. Journal of Alloys and Compounds, 1993, vol. 191, no. 1, pp. 87–90. DOI: 10.1016/0925-8388(93)90276-S

Lin P.L., Pelton A.D. A Structural Model for Binary Silicate Systems. Metallurgical Transactions B, 1979, vol. 10B, no. 4, pp. 667–675. DOI: 10.1007/BF02662569




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met190402

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share