Растворимость кислорода в расплавах системы Ni-Co при комплексном раскислении алюминием и кремнием

Abstract

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.