Методы исследования структуры жидких сплавов
Роль свободной поверхностной энергии в термодинамических процессах1. Термодинамический метод . При изучении равновесия двух несмешивающихся жидкостей или жидкости и газа можно косвенно судить о форме существования примесей в растворе.
Примеры. [%O] пропорционален a(FeO). Увеличение a(CaO), a(MnO) и т.д. в шлаке не влияет на [%O]. Это говорит о том, что кислород растворяется в металле и в виде [FeO] или[O2-+Fe2+].
Содержание водорода и азота в железе пропорционально не первой степени, а корню квадратному их парциальных давлений в газовой фазе. Это значит, что в железе растворяются не молекулы, а атомы этих газов:
При исследовании распределения меди между жидким железом и серебром Дердж установил постоянство коэффициента распределения меди
лишь при учете образования карбида железа Fe3C.
2. Анализ диаграмм плавкости. Этот метод (физико-химический анализ) разработан академиком Н.С. Курнаковым. Воз-можность существования в расплаве тех или иных химических соединений можно определить по форме максимума на кривой ликвидуса:
I — при наличии острого максимума (“сингулярной точки”) в расплаве существует химическое соединение, прочное в жидком расплаве и при температуре ниже точки плавления;
II — при наличии “размытого максимума” химическое соединение стойкое при температуре ниже точки плавления и частично диссоциирует при плавлении;
III — при наличии “размытого максимума” на кривой ликвидуса и солидуса химическое соединение неустойчиво (диссоциация начинается при температуре ниже точки плавления).
3. Изучение различных химических свойств расплавов. Весьма ценны для суждения о структуре расплавов исследования поверхностного и межфазного натяжений, вязкости, скорости диффузии растворенных компонентов, эффектов электролиза, центрофугиорвания и ряда других физических свойств при изменении химического состава расплава.
Расплавленное железо обладает металлическими свойствами (высокой электро- и теплопроводностью). Связь между атомами железа осуществляется за счет “обобществленных” валентных электронов и называется металлической.
Свойства расплавленного железа при 16000С из-за трудностей экспериментов определены лишь приближенно: tпл=15390С; плотность p=7000 кг/м3; динамическая вязкость n=0,004..0,005 Па•с; кинематическая вязкость v = n / p = 6•10-7 м2/с.
Точное знание свойств и природы расплавов необходимо при исследовании кинетики различных процессов (диффузии частиц, химических реакций и др.).
