blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"blackmet-1555Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВPHYSICO-CHEMICAL BASICS OF METALLURGICAL PROCESSESРастворимость кислорода в расплавах системы Ni-Co при комплексном раскислении алюминием и кремниемhttps://orcid.org/0000-0002-5028-7623АлександровАлекcандр Александрович

Лаборатория физикохимии металлических расплавов им. кадемика А. М. Самарина (Москва) ИМЕТ РАН, к.т.н., старший научный сотрудник SPIN-код: 4819-6390, AuthorID: 222955

a.a.aleksandrov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0379-5094ДашевскийВениамин Яковлевич

Лаборатория физикохимии металлических расплавов им. кадемика А. М. Самарина (Москва) ИМЕТ РАН, д.т.н., заведующий лабораторией SPIN-код: 3336-1716

vdashev@imet.ac.ruЛеонтьевЛеопольд Игоревич

Академик РАН, д.т.н., профессор, советник Президиума РАН

leo@presidium.ras.ruИнститут металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН)Russian FederationПрезидиум РАНRussian Federation20191412202262111555Copyright © Александров А.А., Дашевский В.Я., Леонтьев Л.И., 20192019Александров А.А., Дашевский В.Я., Леонтьев Л.И.Александров А.А., Дашевский В.Я., Леонтьев Л.И.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1555

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.

система Ni-Coтермодинамический анализкомплексное раскислениемуллиткианитрасплавыалюминийкремнийрастворимость кислородаРабота выполнялась по государственному заданию № 075-00746-19-00.ReferencesDavis J.R. Nickel, Cobalt, and Their Alloys. ASM International: Materials Park, OH, USA, 2000. 422 p.Davis J.R. Nickel, Cobalt, and Their Alloys. ASM International: Materials Park, OH, USA, 2000. 422 p.Reed R.C. The Superalloys. Fundamentals and Applications. Cambridge: Univer-sity Press. 2006. 372 p.Reed R.C. The Superalloys. Fundamentals and Applications. Cambridge: Univer-sity Press. 2006. 372 p.Логунов А.В., Шмотин Ю.А. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисковых газовых турбин. М.: Наука и технологии. 2013. 264 с.Logunov A.V., Shmotin Yu.A. Sovremennye zharoprochnye nikelevye splavy dlya diskovykh gazovykh turbin [Modern heat-resistant nickel alloys for disks gas tur-bines]. Мoscow. Nauka i tekhnologii. 2013. 264 p. (In Russ.).Zhang L, Ren Y. Fundamentals of steel complex deoxidation with multiple deoxi-dizers. Cleveland, OH: AISTech 2015; 2015. P. 2250–2259.Zhang L, Ren Y. Fundamentals of steel complex deoxidation with multiple deoxi-dizers. Cleveland, OH: AISTech 2015; 2015. P. 2250–2259.Александров А.А., Дашевский В.Я., Леонтьев Л.И. Термодинамика раство-ров кислорода в расплавах системы Ni-Co, содержащих алюминий // Метал-лы. 2017. № 4. С. 58–62.Aleksandrov A.A., Dashevskii V.Ya., Leont’ev L.I. Thermodynamics of the Oxy-gen Solutions in Aluminum-Containing Ni-Co Melts // Russian Metallurgy (Met-ally). 2017. No. 7. P. 590–593.Александров А.А., Дашевский В.Я. Термодинамика растворов кислорода в расплавах системы Ni-Co, содержащих кремний // Изв. ВУЗов. Черная ме-таллургия. 2019. (в печати).Aleksandrov A.A., Dashevskii V.Ya. Thermodynamics of the oxygen solutions in silicon-containing Ni-Co melts // Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019. (In Print).Turkdogan E.T. Fundamentals of steelmaking. Leeds: Maney Publ., 2010. 345 p.Turkdogan E.T. Fundamentals of steelmaking. Leeds: Maney Publ., 2010. 345 p.Fujisawa T., Suzuki M., Wanibe Yo., Sakao H. Equilibrium between molten iron and Al2O3-SiO2 oxides // Tetsu to Hagane. 1986. V. 72. No. 2. P. 218–224.Fujisawa T., Suzuki M., Wanibe Yo., Sakao H. Equilibrium between molten iron and Al2O3-SiO2 oxides // Tetsu to Hagane. 1986. V. 72. No. 2. P. 218–224.Slag Atlas. Düsseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 1995, 634 p.Slag Atlas. Düsseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 1995, 634 p.Куликов И.С. Раскисление металлов. М.: Металлургия. 1975. 504 с.Kulikov I.S. Raskislenie metallov [Deoxidation of Metals]. Moscow. Metallur-giya. 1975. 504 p. (In Russ.).Ashok K., Mandal G.K., Bandyopadhyay D. Theoretical Investigation on Deoxi-dation of Liquid Steel for Fe-Al-Si-O System // Trans. Indian Inst. Met. 2015. V. 68. No. 1. P. S9–S18.Ashok K., Mandal G.K., Bandyopadhyay D. Theoretical Investigation on Deoxi-dation of Liquid Steel for Fe-Al-Si-O System // Trans. Indian Inst. Met. 2015. V. 68. No. 1. P. S9–S18.Seetharaman, S. Fundamentals of metallurgy. Cambridge: Woodhead Publ., 2005. 576 p.Seetharaman, S. Fundamentals of metallurgy. Cambridge: Woodhead Publ., 2005. 576 p.Sigworth G.K., Elliott J.F., Vaughn G., Geiger G.H. The thermodynamics of di-lute liquid nickel alloys // Metallurgical Soc. CIM. 1977. Annual Volume. P. 104–110.Sigworth G.K., Elliott J.F., Vaughn G., Geiger G.H. The thermodynamics of di-lute liquid nickel alloys // Metallurgical Soc. CIM. 1977. Annual Volume. P. 104–110.Sigworth G.K., Elliott J.F. The thermodynamics of dilute liquid cobalt alloys // Canadian Metallurgical quarterly. 1976. V. 15. No 2. P. 123–127.Sigworth G.K., Elliott J.F. The thermodynamics of dilute liquid cobalt alloys // Canadian Metallurgical quarterly. 1976. V. 15. No 2. P. 123–127.Ishii F., Ban-ya S. Equilibrium between Aluminum and Oxygen in Liquid Nickel and Nickel-Iron Alloy // Tetsu to Hagane. 1995. V. 81. No. 1. P. 22–27.Ishii F., Ban-ya S. Equilibrium between Aluminum and Oxygen in Liquid Nickel and Nickel-Iron Alloy // Tetsu to Hagane. 1995. V. 81. No. 1. P. 22–27.Ishii F., Ban-ya S. Deoxidation Equilibrium of Silicon in Liquid Nickel and Nickel-Iron Alloys // ISIJ International. 1992. V. 32. No. 10. P. 1091–1096.Ishii F., Ban-ya S. Deoxidation Equilibrium of Silicon in Liquid Nickel and Nickel-Iron Alloys // ISIJ International. 1992. V. 32. No. 10. P. 1091–1096.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.Belyanchikov L.N. Universal method for recalculating interaction parameters of elements in changing the matrix of alloys using the quasi-regular solution theory. II. Estimating the interaction parameters of elements in nickel–based alloys // Elektrometallurgiya. 2009. No. 2. P. 29–38. (In Russ.).Белянчиков Л.Н. Оценка параметров взаимодействия, коэффициентов ак-тивности и теплот растворения элементов в сплавах на основе кобальта ме-тодом пересчета с их значений в сплавах железа // Электрометаллургия. 2009. № 4. С. 16–22.Belyanchikov L.N. Estimating the interaction parameters, activity coefficients, and heats of solution of elements in cobalt–based alloys by recalculating their magnitudes for iron alloys // Elektrometallurgiya. 2009. No. 4. P. 16–22. (In Russ.).Дашевский В.Я., Александров А.А., Леонтьев Л.И. Термодинамика раство-ров кислорода в расплавах систем Fe-Ni, Fe-Co и Co-Ni // Изв. вузов. Черная металлургия. 2015. № 1. С. 54–60.Dashevskii V.Ya., Aleksandrov A.A., Leont`ev L.I. Thermodynamics of Oxygen Solutions in Fe-Ni, Fe-Co and Co-Ni Melts // Steel in Translation. 2015. V. 45. No. 1. P. 42–48.Дашевский В.Я., Александров А.А., Леонтьев Л.И. Термодинамика раство-ров кислорода при комплексном раскислении расплавов системы Fe-Co // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 2014. № 5. С. 33–41.Dashevskii V.Ya., Aleksandrov A.A., Leont`ev L.I. Thermodynamics of Oxygen Solutions in the Complex Reduction of Fe-Co Melts // Steel in Translation. 2014. Volume 44. No. 5. P. 337-344.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.