РАСТВОРИМОСТЬ КИСЛОРОДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМЫ Fe-Co, СОДЕРЖАЩИХ ТИТАН

Проведен термодинамический анализ растворов кислорода в расплавах системы Fe-Co, содержащих титан. Впервые определены константы равновесия реакций взаимодействия титана и кислорода, коэффициенты активности при бесконечном разбавлении и параметры взаимодействия в расплавах различного состава при 1873 К. По мере роста содержания кобальта в расплаве константы равновесия реакций взаимодействия титана и кислорода уменьшаются от железа ((lgK(FeO·TiO₂) = -7,194; lgK(TiO₂) = -6,125; lgK (Ti₃O₅) = -16,793; lgK (Ti₂O₃) = -10.224) к кобальту (lgK (CoO· TiO₂) = -8.580; lgK (TiO₂) = -7.625; lgK (Ti₃O₅) = -20.073; lgK (Ti₂O₃) = -12.005). Определены значения содержаний титана в точках равновесия между оксидными фазами (Fe. Со)О· TiO₂. TiO₂, Ti₃O₅ и Ti₂O₃. Содержание титана в точке равновесия (Fe. Со)О · TiO₂ ↔TiO₂ уменьшается от 1,0· 10^-4 % Тi в железе до 1,9-10^-6 % Тi в кобальте. Содержание титана в точке равновесия TiO₂ ↔ Ti₃O₅  повышается от 0.0011 % Тi в железе до 0.0095 % Тi в кобальте. Содержание титана в точке равновесия Ti₃O₅ ↔ Ti₂O₃, повышается от 0.181 % Тi в железе до 1.570 % Тi в кобальте. Рассчитаны зависимости растворимости кислорода в изученных расплавах от содержания кобальта и титана. Показано, что раскислительная способность титана при увеличении содержания кобальта до 20 % снижается. а затем возрастает по мере увеличения содержания кобальта в расплаве. В железе, сплавах Fe - 20 % Со и Fe - 40 % Со раскислительная способность титана практически одинаковая. Кривые растворимости кислорода в железокобальтовых расплавах, содержащих титан, проходят через минимум, положение которого смещается в сторону более низких содержаний титана по мере увеличения содержания кобальта в расплаве. Дальнейшие присадки титана приводят к возрастанию концентрации кислорода в расплаве. При этом, чем выше содержание кобальта в расплаве, тем резче возрастает концентрация кислорода после минимума по мере добавления титана в расплав.

1. Сергеев В.В., Булыгина Т.И. Магнитотвердые материалы. - М.: Энергия, 1980. -224 с.

2. Беляев И.В., Баженов В.Е., Моисеев А.В., Киреев А.В. Новый сплав для монокристаллических постоянных магнитов на базе системы Fe-Co-Ni-Cu-Al-Ti // Физика металлов и металловедение. 2016. Т. 117. № 3. С. 224-232.

3. Steelmaking Data Sourcebook. - NY.-Tokyo: Gordon & Breach Science Publ., 1988. -325 p.

4. Sigworth G.K., Elliott J.F. The thermodynamics of dilute liquid cobalt alloys // Canadian Metallurgical quarterly. 1976. Vol. 15. No. 2. P. 123 - 127.

5. Куликов И.С. Раскисление металлов. - М.: Металлургия. 1975. -504 с.

6. 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. Т. 58. № 1. С. 54-60.

7. Александров А.А., Дашевский В.Я. Растворимость кислорода в железоникелевых расплавах, содержащих титан // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 11. С. 54 - 59.

8. Selected values of the thermodynamic properties of binary alloys / R. Hultgren, P.D. Desai, D.T. Hawkins etc. - Ohio: Metals Park, Amer. Soc. Metals. 1973. - 1435 p.

9. Cha W.Y., Miki Т., Sasaki Y., Hino M. Temperature dependence of Ti deoxidation equilibria of liquid iron in coexistence with Ti3O5 and Ti2O3// ISIJ International. 2008. Vol. 48. No. 6. P. 729 - 738.

10. Frohberg M.G., Wang M. Thermodynamic properties of sulphur in liquid copper-antimony alloys at 1473°К // Z. Metallkd. 1990. Vol. 81. No. 7. P. 513-518.

11. Снитко Ю.П., Суровой Ю.Н., Лякишев Н.П. О связи параметров взаимодействия с атомными характеристиками компонентов//Доклады Академии наук. 1983. Т. 286. № 5. С. 1154- 1156.

12. Dashevskii V.Ya., Aleksandrov А.А., Kanevskii A.G., Makarov M.A. Deoxidation equilibrium of titanium in the iron-nickel melts // ISIJ International. 2010. Vol. 50. No. 1. P. 44 - 52.

13. Вагнер К. Термодинамика сплавов. - М.: Металлургиздат, 1957. -179 с.

14. Куликов И.С. Термодинамика оксидов. - М.: Металлургия, 1986.-344 с.

15. Suzuki К., Sanbongi К. Equilibrium study on deoxidation of steel with titanium // Trans. ISIJ. 1975. Vol. 15. P. 618 - 627.

16. Janke D., Fischer W.A. Desoxidationsgleichgewichte von Titan, Aluminium und Zirconium in Eisenschmelzenbei 1600 : C // Arch. Eisenhtittenwes. 1976. B. 47. No. 4. P. 195 - 198.

17. 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.

18. Cha W.Y., Miki Т., Sasaki Y., Hino M. Identification of titanium oxide phases equilibrated with liquid Fe-Ti alloy based on EBSD analysis // ISIJ International. 2006. Vol. 46. No. 7. P. 987 - 995.

19. Pak J.J., Jo J.O., Kim S.I. etc. Thermodynamics of titanium and oxygen dissolved in liquid iron equilibrated with titanium oxides // ISIJ-International. 2007. Vol. 47. No. 1. P. 16-24.

20. Дашевский В.Я., Александров A.A., Леонтьев Л.И. Термодинамика растворов кислорода при комплексном раскислении расплавов системы Fe-Co // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. Т. 57. №5. С. 33-41.