Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Термодинамика растворов азота в жидком никеле

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-3-200-204

Полный текст:

Аннотация

К растворам азота в жидких сплавах системы Fe – Ni применена простейшая модель структуры и межатомного взаимодействия, которая ранее использована авторами для растворов азота в сплавах системы Fe – Cr. К этой модели применены принципы статистической механики. Таким образом получены три формулы. Первая формула выражает константу закона Сивертса для растворимости азота в жидком никеле через аналогичную константу для растворимости азота в жидком железе и вагнеровский параметр взаимодействия азота с никелем в малоконцентрированных жидких сплавах на основе железа. Вторая формула выражает парциальную энтальпию растворения азота в жидком никеле при образовании бесконечно разбавленного раствора через аналогичную величину для растворения азота в жидком железе и вагнеровский параметр взаимодействия азота с никелем в жидких сплавах на основе железа. Третья формула выражает вагнеровский параметр взаимодействия азота с железом в жидких сплавах на основе никеля через вагнеровский параметр взаимодействия азота с никелем в жидких сплавах на основе железа. В качестве исходных для расчета по этим формулам приняты следующие величины. Константа закона Сивертса для растворимости азота в жидком железе при абсолютной температуре = 1873 К принята равной 0,044 % (по массе). Парциальная энтальпия растворения азота в жидком железе принята равной 5,0 кДж/моль. Для вагнеровского параметра взаимодействия азота с никелем в жидких сплавах на основе железа при = 1873 К исследованы три варианта значений: 2,4;2,6;2,85. Для первого варианта получены теоретическое значение константы закона Сивертса для растворимости азота в жидком никеле при = 1873 К, равное 0,00195 % (по массе); теоретическое значение энтальпии растворения азота в жидком никеле, равное 52,7 кДж/моль; теоретическое значение вагнеровского параметра взаимодействия азота с железом в жидких сплавах на основе никеля, равное –4,0. Согласие теории с экспериментом представляется удовлетворительным.

Об авторах

Л. А. Большов
Вологодский государственный университет
Россия

Леонид Абрамович Большов, д.ф.-м.н., профессор кафедры математики и информатики
160000, Вологда, ул. Ленина, 15



С. К. Корнейчук
Вологодский государственный университет
Россия

Светлана Константиновна Корнейчук, к.ф.-м.н., доцент кафедры физики
160000, Вологда, ул. Ленина, 15



Э. Л. Большова
Вологодский государственный университет
Россия

Элина Леонидовна Большова, доцент кафедры английского языка

160000, Вологда, ул. Ленина, 15



Список литературы

1. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Т. 2. М.: Химия, 1973. 688 с.

2. Wikipedia. Nickel [Electronic resource]. Available at URL: https:// en.wikipedia.org/wiki/Nickel (Accessed 08.30.2020).

3. Garside M. Nickel – Statistics and Facts. [Electronic resource]. Available at URL: https://statista.com/topics/1572/nickel (Accessed 08.30.2020).

4. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1969. 752 с.

5. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов / Р.Е. Шалин, И.Л. Светлов, Е.Б. Качанов, В.Н. Толорайя, О.С. Гаврилин. М.: Машиностроение, 1997. 336 с.

6. Kowanda C., Speidel M.O. Solubility of nitrogen in liquid nickel and binary Ni – Xi alloys (Xi = Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co) under elevated pressure // Scripta Materialia. 2003. Vol. 48. No. 8. P. 1073–1078. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(02)00628-0

7. Каблов Д.Е., Чабина Е.Б., Сидоров В.В., Мин П.Г. Исследование влияния азота на структуру и свойства монокристаллов жаропрочного никелевого сплава ЖС30-ВИ // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 8. С. 3–7.

8. Sieverts A. Zur Kenntnis der Okklusion und Diffusion von Gasen durch Metalle // Zeitschrift für physikalische Chemie. 1907. Vol. 60U. No. 1. P. 129–201. https://doi.org/10.1515/zpch-1907-6009

9. Большов Л.А., Корнейчук С.К. Термодинамика жидких растворов азота в хроме // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 5. C. 387–393. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-5387-393

10. Abdulrahman R.F., Hendry A. The solubility of nitrogen in liquid pure nickel // Metallurgical and Materials Transactions B. 2001. Vol. 32. No. 6. P. 1095–1101. http://doi.org/10.1007/s11663-001-0097-4

11. Schenck H., Frohberg M.G., Graf H. Untersuchungen über die Beeinflussung der Gleichgewichte von Stickstoff mit flüssigen Eisenlösungen durch den Zusatz weiterer Elemente (II) // Archiv für das Eisenhüttenwesen. 1959. Vol. 30. No. 9. P. 533–537.

12. Humbert J.C., Elliott J.F. The solubility of nitrogen in liquid Fe–Cr–Ni alloys // Transactions of the Metallurgical Society of AIME. 1960. Vol. 218. No. 10. P. 1076–1088.

13. Стомахин А.Я., Байер П., Поляков A.Ю. Растворимость азота в жидком никеле и в сплавах никеля с хромом, молибденом и вольфрамом // Известия АН СССР. Металлы. 1965. № 4. С. 37–45.

14. Федорченко В.И., Аверин В.В., Самарин А.М. Растворимость азота в жидком никеле и расплавах Ni–Cr, Ni–Mo и Ni–W // Доклады Академии наук СССР. 1968. Т. 183. № 4. С. 894–896.

15. Wada H., Gunji K., Wada T. Solubility of nitrogen in molten Fe–Ni and Fe–Cr alloys // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1968. Vol. 8. No. 10. P. 329–336.

16. Lange K.W., Schenck H. Gas solubility measurements and derivation of inherent thermodynamic information // Metallurgical Transactions. 1970. Vol. 1. No. 7. P. 2036–2038.

17. Kojima Ya., Inouye M., Yamada Yu. Solubility and diffusivity of nitrogen in liquid iron-nickel and iron-cobalt alloys at 1600 °С // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1975. Vol. 15. No. 12. P. 599–605.

18. Wada H., Pehlke R.D. Solubility of nitrogen in liquid Fe–Cr–Ni alloys containing manganese and molybdenum // Metallurgical and Materials Transactions B. 1977. Vol. 8B. No. 4. P. 675–682. http://doi.org/10.1007/BF02658639

19. Qian K., Zhao P., Zhang M., Lin K. Solubility of nitrogen in liquid Ni, Ni–Nb, Ni–Cr–Nb, Ni–Fe–Nb and Ni–Cr–Fe–Nb systems // ISIJ International. 2019. Vol. 59. No. 12. P. 2220–2227. http://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2019-187

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

21. Abdulrahman R.F., Hendry A. Solubility of nitrogen in liquid nickel-based alloys // Metallurgical and Materials Transactions B. 2001. Vol. 32. No. 6. P. 1103–1112. http://doi.org/10.1007/s11663001-0098-3

22. Turnock H.H., Penlke R.D. The solubility of nitrogen in multicomponent liquid iron alloys // Transactions of the Metallurgical Society of AIME. 1966. Vol. 236. No. 11. P. 1540–1547.

23. Григорян В.А., Белянчиков Л.Н., Стомахин А.Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1987. 272 с.

24. Физико-химические расчеты электросталеплавильных процессов / В.А. Григорян, А.Я. Стомахин, Ю.И. Уточкин, А.Г. Пономаренко, Л.Н. Белянчиков, Г.И. Котельников, О.И. Островский. М.: МИСиС, 2007. 318 с.

25. Ishii F., Ban-ya Sh., Fuwa T. Solubility of nitrogen in liquid iron alloys // Tetsu-to-Hagane. 1982. Vol. 68. No. 10. P. 1560–1568. http://doi.org/10.2355/tetsutohagane1955.68.10_1551

26. Lupis C.H.P., Elliott J.F. The relation between interaction coefficients ε and e // Transactions of the Metallurgical Society of AIME. 1965. Vol. 233. No. 1. P. 257–258.

27. Лысенкова Е.В. Повышение точности расчетов растворимости азота и нитрида титана в сплавах на основе железа. Применение к сталям, легированным азотом и титаном: Дисс. … канд. техн. наук. М.: МИСиС, 2015. 75 с.

28. Pak J-J., Jeong Jo.-S., Tae S.-J., Kim D.S., Lee J.Yo. Termodynamics of titanium and nitrogen in an Fe–Ni melt // Metallurgical and Materials Transactions B. 2005. Vol. 36. No. 4. P. 489–493. http://doi.org/10.1007/s11663-005-0040-1

29. Hultgren R., Desai P.D., Hawkins D.T. etc. Selected Values of Thermodynamic Properties of Binary Alloys. Metals Park, Ohio: ASFM, 1973. 1435 p.

30. Большов Л.А., Корнейчук С.К. Значения термодинамических параметров взаимодействия в малоконцентрированных жидких бинарных сплавах // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 9. C. 713–718. http://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-9713-718

31. Большов Л.А. Статистическая теория многокомпонентных и малоконцентрированных сплавов. Дисс. … докт. физ.-мат. наук. М.: МГУ, 1991. 496 с.


Для цитирования:


Большов Л.А., Корнейчук С.К., Большова Э.Л. Термодинамика растворов азота в жидком никеле. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2021;64(3):200-204. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-3-200-204

For citation:


Bolʼshov L.A., Korneichuk S.K., Bolʼshova E.L. Thermodynamics of nitrogen solutions in liquid nickel. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021;64(3):200-204. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-3-200-204

Просмотров: 84


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)