blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2014-7-10-16blackmet-363Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESРАСТВОРИМОСТЬ КИСЛОРОДА В ЖЕЛЕЗОНИКЕЛЕВЫХ РАСПЛАВАХ, СОДЕРЖАЩИХ НИОБИЙOXYGEN SOLUBILITY IN A NIOBIUM-CONTAINING Fe – Ni MELTSАлександровА. А.AleksandrovA. A.

к.т.н., старший научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher

a.a.aleksandrov@gmail.comДашевскийВ. Я.DashevskiiV. Ya.

д.т.н., заведующий лабораторией

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Extraction and Recycling of Ferrous Metals”

СпрыгинГ. С.SpryginG. S.

к.т.н., научный сотрудник

Acting Junior Researcher

ЛеонтьевЛ. И.Leont’evL. I.

академик РАН, главный научный сотрудник

Dr. Sci. (Eng.), Professor

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН(119991, Россия, Москва, Ленинский пр., 49)РоссияBaikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences (Leninskii pr., 49, 119991, Moscow, Russia)Russian Federation2014280320155771016Copyright © Александров А.А., Дашевский В.Я., Спрыгин Г.С., Леонтьев Л.И., 20152015Александров А.А., Дашевский В.Я., Спрыгин Г.С., Леонтьев Л.И.Aleksandrov A.A., Dashevskii V.Y., Sprygin G.S., Leont’ev L.I.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/363

Экспериментально исследована растворимость кислорода в железоникелевых сплавах, содержащих ниобий, на примере сплава Fe – 40 % Ni при 1823 K. Показано, что ниобий снижает растворимость кислорода в этом расплаве. Определены значение константы равновесия реакции взаимодействия ниобия и кислорода, растворенных в расплаве Fe – 40 % Ni (lgK(1) (Fe – 40 % Ni) = – 4,619), энергия Гиббса этой реакции ( = 161 210 Дж/моль) и параметры взаимодействия, характеризующие эти растворы ( = –0,630; = –0,105; = 0,010). В широком диапазоне концентраций рассчитаны энергия Гиббса реакции взаимодействия нио-бия и кислорода, растворенных в расплавах системы Fe – Ni, константы равновесия этой реакции и параметры взаимодействия, характеризующие эти растворы при 1823 K. Определена растворимость кислорода в расплавах системы Fe – Ni различного состава, содержащих ниобий, при 1823 K. При повышении содержания никеля в расплавах системы Fe – Ni сродство ниобия к кислороду существенно возрастает. Это связано с тем, что по мере увеличения содержания никеля в расплаве ослабевают силы связей кислорода ( = 0,0084; = 0,297). 

The oxygen solubility in the niobium-containing ironnickel melts has been experimentally studied at 1823 K using the Fe – 40  %  Ni alloy as an example. It was shown that niobium decreases the oxygen solubility in this melt. The equilibrium constant of interaction of niobium and oxygen dissolved in the Fe – 40  %  Ni melt (lgK(1) (Fe – 40  %  Ni)  =  –4.619), the Gibbs energy of this reaction (  =  161,210  J/mol), and the interaction parameters characterizing these solutions (  =  –0.630;   = –0.105;   = 0.010) were determined. The equilibrium constant of interaction of niobium and oxygen dissolved in the Fe – Ni melts, the Gibbs energy of reaction of niobium and oxygen interaction, and the interaction parameterscharacterizing these solutions were calculated in a wide range of concentrations at 1823 K. Oxygen solubility in the various compositions niobium-containing Fe – Ni melts was determined at 1823 K. With an increase of the nickel content in melt the affinity of niobium to oxygen increases substantially. This is due to the fact that, when the nickel content in melt increases, the bond strengths of oxygen with the melt base weakens 

железоникелевые расплавырастворимость кислороданиобийэкспериментальные исследованиятермодинамический анализiron-nickel meltsoxygen solubilityniobiumexperimental studythermodynamic analysisИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-03-31682 мол_а.ReferencesSteelmaking Data Soucebook, Gordon & Breach Science Publ., N.Y.–Tokyo. 1988. – 325 p.Steelmaking Data Soucebook, Gordon & Breach Science Publ., N.Y.–Tokyo, 1988. 325 p.Sigworth G.K., Elliott J.F., Vaughn G., Geiger G.H. // Metallurgical Soc. CIM. 1977. Annual Volume. P. 104 – 110.Sigworth G.K., Elliott J.F., Vaughn G., Geiger G.H. The thermodynamics of dilute liquid nickel alloys. Metallurgical Soc. CIM. 1977. Annual Volume. Pp. 104–110.Куликов И.С. Раскисление металлов. – М.: Металлургия, 1975. – 504 с.Kulikov I.S. Raskislenie metallov [Deoxidation of metals]. Moscow: Metallurgiya. 1975. 504 p. (In Russ.).Туркдоган E.T. Физическая химия высокотемпературных процессов. – М.: Металлургия, 1985. – 344 с.Turkdogan E.T. Fizicheskaya khimiya vysokotemperaturnykh protsessov [Physical chemistry of high temperature processes]. Moscow: Metallurgiya. 1985. 344 p. (In Russ.).Куликов И.С. Термодинамика оксидов. – М.: Металлургия, 1986. – 334 с.Kulikov I.S. Termodinamika oksidov [Thermodynamics of oxides]. Moscow: Metallurgiya. 1986. 334 p.Дашевский В.Я., Макарова Н.Н., Григорович К.В., Кашин В.И. // ДАН. 1997. Т. 357. № 6. С. 789 – 791.Dashevskii V.Ya., Makarova N.N., Grigorovich K.V., Kashin V.I. Thermodynamics of solutions of oxygen in molten Fe – Ni. DAN. 1997. Vol. 357, No. 6, pp. 789–791. (In Russ.).Hultgren R., Desai P.D., Hawkins D.T. etс. Selected Values of the Thermodynamic Properties of Binary Alloys. Metals Park. – Ohio: Amer. Soc. Metals, 1973. – 1435 p.Hultgren R., Desai P.D., Hawkins D.T. etc. Selected Values of the Thermodynamic Properties of Binary Alloys. Metals Park, Ohio: Amer. Soc. Metals. 1973. 1435 p.Дашевский В.Я. Физико-химические основы раскисления железоникелевых сплавов. – М.: Физматлит, 2011. – 152 с.Dashevskii V.Ya. Fiziko-khimicheskie osnovy raskisleniya zhelezonikelevykh splavov [Physico-chemical basis deoxidation of iron-nickel alloys]. Moscow: Fizmatlit. 2011. 152 p. (In Russ.).Frohberg M.G., Wang M. // Z. Metallkd 1990. Vol. 81. H. 7. S. 513 – 518.Frohberg M.G., Wang M. Thermodynamic properties of sulphur in liquid copper-antimony alloys at 1473 K. Z. Metallkd. 1990. Vol. 81. H. 7. Pp. 513–518.Chiang T., Chang Y.A. // Metall. Trans. 1976. Vol. 7B. P. 453 – 457.Chiang T., Chang Y.A. The activity coeffi cient of oxygen in binary liquid metal alloys. Metall. Trans. 1976. Vol. 7B. Pp. 453–457.Снитко Ю.П., Суровой Ю.Н., Лякишев Н.П. // ДАН. 1983. Т. 286. № 5. С. 1154 – 1156.Snitko Yu.P., Surovoi Yu.N., Lyakishev N.P. The connection of parameters of the interaction with the atomic characteristics of components. DAN. 1983. Vol. 286, No. 5, pp. 1154–1156. (In Russ.).Белянчиков Л.Н. // Электрометаллургия. 2009. № 2. С. 29 – 38.Belyanchikov L.N. Universal method of recalculating the values of the interaction parameters of elements from one basis to another with help of the theory of quasi-regular solutions. Elektrometallurgiya [Electrometallurgy]. 2009, No. 2, pp. 29–38. (In Russ.).Дашевский В.Я., Александров А.А., Леонтьев Л.И. // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 5.Dashevskii V.Ya., Aleksandrov A.A., Leont’ev L.I. Thermodynamics of solutions of oxygen in complex deoxidation Fe – Co melts. Izv. VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya – Ferrous Metallurgy. 2014, No. 5, pp. 33–41. (In Russ.).

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