Научно-технический и производственный журнал.
Издается с января 1958 года. Индекс: 70383
ISSN 2410-2091 (Online), ISSN 0368-0797 (Print)
 
 
 
 

Послать статью

 

РАСТВОРИМОСТЬ КИСЛОРОДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМЫ Ni-Co ПРИ КОМПЛЕКСНОМ РАСКИСЛЕНИИ АЛЮМИНИЕМ И КРЕМНИЕМ

стр. 870-878

Авторы: Дашевский В. Я.1, Леонтьев Л. И.1, Александров А. А.2

1 Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4)
Дашевский В. Я. - д.т.н., профессор кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий, заведующий лабораторией (email: vdashev@imet.ac.ru)
Леонтьев Л. И. - академик РАН, советник, д.т.н., профессор, главный научный сотрудник (email: leo@imet.mplik.ru)
2 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119991, Россия, Москва, Ленинский пр. 49)
Александров А. А. - к.т.н., старший научный сотрудник (email: a.a.aleksandrov@gmail.com)

Аннотация: Сплавы системы Ni-Co находят широкое применение в промышленности. Одной из вредных примесей в этих сплавах является кислород, который находится в металле, как в растворенном виде, так и в виде неметаллических включений. Получение готового металла с минимальной концентрацией кислорода является одной из главных задач процесса выплавки этих сплавов. При комплексном раскислении металлического расплава активности оксидов, образующихся в результате процесса раскисления, меньше единицы, за счет этого при одном и том же содержании элементов-раскислителей можно получить металл с более низкой концентрацией кислорода, следовательно, более глубоко раскисленный. При совместном раскислении двумя раскислителями преимущественное участие в реакции принимает более сильный раскислитель, однако, если оксиды элементов-раскислителей образуют химические соединения, то это способствует участию более слабого раскислителя в процессе раскисления. Проведен термодинамический анализ совместного влияния алюминия и кремния на растворимость кислорода в расплавах системы Ni-Co. В продуктах реакции раскисления возможно образование как муллита (3Al2O3•2SiO2), так и кианита (Al2O3•SiO2). Наличие кремния в расплаве усиливает раскислительную способность алюминия: незначительно в случае образования соединения 3Al2O3•2SiO2 и существенно в случае образования соединения Al2O3•SiO2. Кривые растворимости кислорода в случае образования соединения Al2O3•SiO2 проходят через минимум, положение которого зависит от содержания алюминия в расплаве и не зависит от содержания кремния. Содержание алюминия в точках минимума незначительно снижается от никеля к кобальту, как и в случае расплавов системы Ni-Co-Al. Дальнейшие присадки алюминия приводят к возрастанию концентрации кислорода. Определены области образования соединений Al2O3, 3Al2O3•2SiO2, Al2O3•SiO2 и SiO2 от содержания алюминия и кремния в расплаве. В расплавах системы Ni-Co раскислительная способность алюминия и кремния повышается с ростом содержания кобальта в расплаве, однако кремний усиливает раскислительную способность алюминия тем слабее, чем выше содержание кобальта.

Ключевые слова: система Ni-Co, термодинамический анализ, комплексное раскисление, муллит, кианит, расплавы, алюминий, кремний, растворимость кислорода

DOI: 10.17073/0368-0797-2019-11-870-878

Библиография:
  1. Davis J.R. Nickel, Cobalt, and Their Alloys. - Materials Park, OH, USA: ASM International, 2000. - 422 p.
  2. Reed R.C. The Superalloys. Fundamentals and Applications. - Cambridge: University Press, 2006. - 372 p.
  3. Логунов А.В., Шмотин Ю.А. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисковых газовых турбин. - М.: Наука и технологии, 2013. - 264 с.
  4. Jung I.H., Decterov S.A., Pelton A.D. A Thermodynamic Model for Deoxidation Equilibria in Steel // Metall. Mater. Trans. B. 2004. Vol. 35B. P. 493–507.
  5. Zhang L, Ren Y. Fundamentals of steel complex deoxidation with multiple deoxidizers. - Cleveland, OH: AISTech., 2015. P. 2250–2259.
  6. Александров А.А., Дашевский В.Я., Леонтьев Л.И. Термодинамика растворов кислорода в расплавах системы Ni-Co, содержащих алюминий // Металлы. 2017. № 4. С. 58–62.
  7. Александров А.А., Дашевский В.Я. Термодинамика растворов кислорода в расплавах системы Ni-Co, содержащих кремний // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 2. С. 163-166.
  8. Turkdogan E.T. Fundamentals of steelmaking. - Leeds: Maney Publ., 2010. - 345 p.
  9. Miki T. Dilute Solutions // In book: Treatise on Process Metallurgy. Vol. 1. Process Fundamentals / Ed. Seetharaman S. – Elsevier Ltd., 2014. P. 557 – 585.
  10. Fujisawa T., Suzuki M., Wanibe Yo., Sakao H. Equilibrium between molten iron and Al2O3-SiO2 oxides // Tetsu to Hagane. 1986. Vol. 72. No. 2. P. 218–224.
  11. Slag Atlas. - Düsseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 1995, - 634 p.
  12. Куликов И.С. Раскисление металлов. - М.: Металлургия, 1975. - 504 с.
  13. Ashok K., Mandal G.K., Bandyopadhyay D. Theoretical Investigation on Deoxidation of Liquid Steel for Fe–Al–Si–O System // Trans. Indian Inst. Met. 2015. Vol. 68 (Suppl. 1). P. 9–18.
  14. Seetharaman S. Fundamentals of metallurgy. - Cambridge: Woodhead Publ., 2005. - 576 p.
  15. Sigworth G.K., Elliott J.F., Vaughn G., Geiger G.H. The thermodynamics of dilute liquid nickel alloys // Metallurgical Soc. CIM. 1977. Annual Volume. P. 104–110.
  16. Sigworth G.K., Elliott J.F. The thermodynamics of dilute liquid cobalt alloys // Canadian Metallurgical quarterly. 1976. Vol. 15. No. 2. P. 123–127.
  17. Ishii F., Ban-ya S. Equilibrium between Aluminum and Oxygen in Liquid Nickel and Nickel-Iron Alloy // Tetsu to Hagane. 1995. Vol. 81. No. 1. P. 22–27.
  18. Ishii F., Ban-ya S. Deoxidation Equilibrium of Silicon in Liquid Nickel and Nickel-Iron Alloys // ISIJ International. 1992. Vol. 32. No. 10. P. 1091–1096.
  19. Белянчиков Л.Н. Универсальная методика пересчета значений параметров взаимодействия элементов с одной основы сплава на другую на базе теории квазирегулярных растворов. Часть II. Оценка параметров взаимодействия элементов в никелевых сплавах // Электрометаллургия. 2009. № 2. С. 29–38.
  20. Белянчиков Л.Н. Оценка параметров взаимодействия, коэффициентов активности и теплот растворения элементов в сплавах на основе кобальта методом пересчета с их значений в сплавах железа // Электрометаллургия. 2009. № 4. С. 16–22.
  21. Дашевский В.Я., Александров А.А., Леонтьев Л.И. Термодинамика растворов кислорода в расплавах систем Fe-Ni, Fe-Co и Co-Ni // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. № 1. С. 54–60.
  22. Дашевский В.Я., Александров А.А., Леонтьев Л.И. Термодинамика растворов кислорода при комплексном раскислении расплавов системы Fe-Co // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 5. С. 33–41.
Благодарности: Работа выполнялась по государственному заданию № 075-00746-19-00.

Дата поступления: 20.02.2019

Главный редактор

Леонтьев Леопольд Игоревич

Главный редактор Известия вузов Черная металлургия