铁液中〔Y〕—〔O〕平衡研究

用直接平衡法研究了1575—1625℃熔体中的[Y]—[O]平衡关系,测得了钇的脱氧常数及钇与氧活度相互作用系数与温度的关系,钇的脱氧产物Y_2O_3的标准生成自由能与温度的关系。给出了1575、1600、1625℃铁液中钇的脱氧平衡图,及平衡时钇活度与氧活度的关系式。     

纯铁液中[Y]-[S]-[O]平衡的研究

通过热力学分析研究计算得到: 1)钇在纯铁液中的脱氧常数,脱硫常数和脱硫氧常数’溶解自由能;活度系数和自作用系数。2)纯铁液中[Y]-[S]-[O]平衡立体图;钇的脱氧平衡、脱硫平衡图;等硫(a_Y-a_o)、等氧(a_Y-a_s)、等钇(a_s-a_o)的平衡图,为理论上预测夹杂物生成的顺序和类型提供了依据。3)给出了铁液中钇加入量和控制夹杂物形态的公式。4)把钇与铈同时加入铁液中,Ce在Y_2O_2S中不富集,但在YS中富集。     

钇在铁液中脱氧、脱硫和脱硫氧的热力学研究

本文采用铁液与反应产物直接平衡法,并用浓差定氧和低温无水电解分离反应产物等技术,研究1575、1600、1625℃铁液中钇脱氧、脱硫和脱硫氧的热力学。测定了钇的脱氧常数、脱硫常数和脱硫氧常数;钇与氧的一阶活度相互作用系数,钇与硫的一、二阶活度相互作用系数与温度的关系;铁液中 Y_2O_3、YS、Y_2O_2S 的标准生成自由能、钇的标准溶解自由能、活度系数和自相互作用系数与温度的关系;绘制了[Y]-[S]-[O]平衡立体图和α_O-α_S 平衡图,为预测钇的夹杂物生成的先后次序及类型提供了依据。     

Fe-Y-S,Ni-Y-S,Fe-C_(饱)-La,Fe-C_(饱)-Y,Fe-C_(饱)-La-S和Fe-C_(饱)-Y-S熔体的平衡研究

在钼丝炉高纯氩气保护下,由直接平衡法研究了Fe-Y-S(1575～1600℃),Ni-Y-S(1500～1600℃)和Fe-C_饱-Y-S、Fe-C_饱-La-S熔体在(1300～1500℃)的脱硫平衡,得到生成YS和LaS的脱硫常数与温度的关系及钇、镧与硫的一、二阶相互作用系数与温度的关系: 钇在铁液、铁碳液、镍液中脱硫都存在最低含(S)量,超过此最低点,(S)含量反而随钇、镧溶解量增加而增大。由溶解度法测得碳与镧、碳与钇的一、二阶相互作用系数与温度的关系,稀土碳化物LaC_2、YC_2在铁碳熔体中的标准生成自由能与温度的关系;实验结合计算得到钇在铁液、镍液中的标准溶解自由能、活度系数、自相互作用系数与温度的关系。绘制了六个体系的平衡关系图,指出了各体系中平衡产物生成的次序和稳定存在的条件。     

稀土元素在铁基溶液中与硫作用生成RES与RE_2S_3的热力学研究

采用直接平衡法和低温无水电解法测定溶解状态的稀土及固体电解质定氧探头直接定氧活度等测试方法研究了镧、铈、钕,钐、钇在(1300～1500℃)铁碳饱和液和1600℃纯铁液中脱硫平衡,分别测得反应生成RES和RE_2S_3的脱硫常数,铁液中RES和RE_2S_3的标准生成自由能,稀土元素与硫的相互作用系数,温度对这些热力学性质的影响程度,并给出了生成RES和RE_2S_3的热力学条件,同时从热力学上讨论了这些性质。     

铁液中〔Y〕—〔S〕—〔O〕的热力学研究

由直接平衡法研究了1575—1625℃铁液中钇的脱硫氧平衡,固体电解质定氧探头测定了熔池中的氧活度,低温无水电解液电解法测定了溶解状态的钇含量。实验测得钇在铁液中的脱硫氧常数与温度的关系:LgK_(Y_2O_2S)=-(79487)/T+28.03,钇的硫氧化物在铁液中的标准生成自由能与温度的关系:2[Y]+2[O]+[S]+Y_2O_2S(s)△G~0=-363650+128.24T(Cal/mole)=-1521520+536.55T(J/mole)。由热力学分析进一步计算得到:1600℃铁液中[Y]-[S]-[O]平衡立体图、a_O-a_S平衡图及钇的氧化物、硫化物和硫氧化物稳定形成的条件,为理论上预测夹杂物,生成的先后次序及类型提供了依据。并给出了铁液中钇加入量计算公式:[%Y]=(88.9/32)·([%O]+[%S]及控制夹杂物形态的计算公式:[%Y]/[%S]=2.78(1+[%O]/[%S])     

铁液中[La]-[S]-[O]平衡的研究

本文采用铁液与镧的脱硫产物直接平衡法研究了铁液中镧的脱硫能力。采用ZrO_2(MgO)固体电解质定氧探头直接测定铁液中的氧活度,CaS(TiS_2)固体电解质定硫探头直接测定铁液中的硫活度,并在低温无水电解操作条件下,分离了固体平衡试样中的平衡产物,测得了溶解状态的镧含量,由实验所得的数据,并选择了有关的热力学数据,通过计算得到了1600℃铁液中[La]-[S]-[O]平衡图和等硫(a_(La)-a_0)、等氧(a_(La)-a_0)平衡图,为理论上预测夹杂物生成的顺序和类型提供了依据。给出了铁液中La的一系列有关热力学参数,并给出了铁液中La加入量和控制夹杂物形态的公式,对La在铁液中的有关行为进行了热力学分析和讨论。     

常规炼钢脱氧元素与氧平衡理论分析

通过常规脱氧元素与氧平衡的热力学分析,结合工业生产结果,探讨了Al、Ti、Si、Nb、Mn的脱氧能力。得出结论,只有控制顶渣中氧化铁活度0.1,才可实现与之相平衡的钢液中的氧活度为0.022 9,进而减轻顶渣向钢液供氧;Al是常规脱氧剂中最强的脱氧元素,主要元素的控氧能力依次为AlTiSiNbMn,体系最终氧活度将取决于与氧结合能力最强的元素。     

Ca-CaCl2熔盐法制备低氧金属钇的研究

主要开展了用Ca-CaCl2熔盐法制备低氧金属钇(Y)的研究.采用Ca-CaCl2熔盐法,在高温电阻炉内,利用溶解于CaCl2中的化学活性钙与氧的反应,除去钇中的氧,而熔融的CaCl2可降低副产品CaO的活度,从而得到低氧金属钇.通过对不同助熔剂用量、不同材质坩埚、不同脱氧时间、不同脱氧温度进行的研究,我们找到了在钇试样为5g时,用Ca-CaCl2熔盐法脱氧的最佳助熔剂用量为40g,较佳脱氧时间为7天,较佳脱氧温度为950℃,使用钽坩埚可以使块状的钇脱氧后的最低氧含量达到0.17%(质量分数,下同),使氧的去除率达到了73%.     

金属钇在碳饱和铁水中脱硫的热力学研究

用直接法首次研究了1300℃～1500℃碳饱和铁水中[Y]-[S]平衡关系。测得了钇的脱硫常数与温度的关系:lgK_(YS)=-22663/T+ 7.9;得到Fe-C(饱和)体系钇的表观脱硫常数与温度的关系:lgK_(YS)=-3487/T-1.1,硫化钇在碳饱和铁水中标准生成自由能与温度的关系:△G_(YS)=-103680+36.14T(卡/摩尔钇)=-433800+151.21T(焦耳/摩尔钇);得到钇在碳饱和铁水中的溶解自由能与温度的关系:△G_Y(e)→[Y]=18820-21.91T(卡/摩尔钇)=78740-91.67T(焦耳/摩尔钇);得到相互作用系数e_S~Y与温度的关系:e_S~Y=-47072/T+19.5。碳对钇和硫的相互作用系数正负相反影响,随温度升高逐渐减小,在1600℃时接近抵消。本实验为钇用于铁水脱硫提供了有用的热力学数据。     

铁液中Al-C复合脱氧热力学

利用热力学方法,针对铁液中铁水深脱硫条件所需要的低氧含量,研究了Al-C-O平衡时铁溶液中氧含量的变化规律.通过对C、Al及Al-C复合脱氧反应脱氧常数的比较得出,在1573K温度下,铁液中用Al-C复合脱氧,其脱氧能力比单独使用C脱氧能力强.用热力学理论得出1573K温度下铁液中用Al-C复合脱氧的平衡曲线.研究表明:在温度一定时,随着C的活度a_C的增大,Al-C复合脱氧能力逐渐增强;在a_C一定的情况下,随着温度的升高,Al-C复合脱氧能力逐渐减弱.     

Fe-Nb-O系平衡及其热力学参数的研究

用ZrO_2(MgO)固体电解质氧浓差电池测定了1833、1873、1913KFe-Nb-O熔体(0.004～3.8％Nb)平衡时的氧活度,用X射线衍射物相分析方法对铁液中铌的脱氧产物进行了检验,计算出了1833～1913K温度范围内的Nb-O平衡常数和其它有关热力学参数。实验结果表明:当铁液中铌含量约高于0.2％时,铌的脱氧产物是具有金红石结构的正方型NbO_2;在0.05～0.2％的铌含量范围内,脱氧产物是Nb_2O_5;当铁液中铌含量低于0.05％时,脱氧产物是FeNb_2O_6。随着铁液中铌含量的降低(即氧活度增大),铌的脱氧产物形态发生转变,其顺序是:NbO_2→Nb_2O_5→FeNb_2O_6     

混合稀土金属在不锈钢还原脱磷中的应用研究

从理论上分析了稀土对钢液还原脱磷的可能性,并在5kg真空感应电炉内用La-Ce-Pr-Nd混合稀土金属对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了还原脱磷试验。研究表明,在较高的真空度6.6×10-3Pa及精炼温度1500℃～1550℃下,稀土具有较强的脱氧、脱硫及脱磷能力。加入0.32%的稀土,脱磷率可达到44%,钢液的含磷量可降至0.010%左右。     

Ni-Y-S-O和Ni-Ce-S-O金属溶液的热力学性质与相平衡研究

研究测定了镍液中钇和铈的脱硫氧常数(K=a_(RE)~2·a_o~2·a_s)和硫氧化物Y_2O_2S和Ce_2O_2S的标准生成自由能(J/mol)与温度的关系式: Y_2O_2S:lgK=—33146/T+3.85,△G°=—634460+73.69T, Ce_2O_2S:lgK=—51450/T+12.46,△G°=—984850+238.50T 1600℃的Ni-Y-S-O和Ni-Ce-S—O体系的平衡相图提供了预测镍液中钇和铈的平衡相生成的先后次序和类型的依据。并给出了镍液中加钇、铈控制夹杂物形态的公式以及钇、铈的加入量与氧、硫含量之间的函数关系。     

铁-稀土-氮、铁-碳-稀土金属溶液的热力学研究

本文主要研究了在1570～1650℃范围铁液中铈、钇与氮的平衡和在1300～1600℃范围碳饱和铁液中铈、钇、镧、钕、钐与碳的平衡。获得的主要结果如下:(1)铈、钇与氮的相互作用系数与温度的关系;(2)铈、钇脱氮产物为CeN、YN;(3)铈、钇脱氮常数与温度的关系;(4)铁液中CeN、YN标准生成自由能与温度的关系;(5)碳饱和铁液中铈、钇、镧、钕、钐与碳的相互作用系数与温度的关系;(6)铁铈溶液中铈、钇、镧、钕、钐与碳的相互作用系数与温度的关系;(7)稀土元素与碳反应的产物为REC_2型碳化物;(8)铁液中生成CeC_2、YC_2、LaC_2、NdC_2、SmC_2反应平衡常数和标准生成自由能与温度的关系。     

Fe-C-Sn,Fe-C-Pb,Fe-C_(sat)-Pb-Ce溶液中热力学性质的研究

本文用溶解度法和Ag浴等Sn活度法分别对Fe-C-Sn溶液进行了研究,测得1300～1500℃范围内锡与碳的相互作用系数与温度的关系:e_C~(Sn)=-194/T+0.151;1550℃时铁液中锡与碳的一阶、二阶相互作用系数:e_C~(Sn)=0.016;γ_(Sn)_C=0.0。用钼密封反应室气-液平衡法研究了1300～1400℃范围内Fe-C-Pb溶液的热力学性质,测得碳与铅的一阶、二阶相互作用系数与温度的关系:e_(Pb)~C=-2236/T+1.549;γ_(Pb)~C=605/T-0.523。用石墨坩埚石英管真空密封装置,气-液平衡法对Fe-C_(sat)-Pb-Ce溶液进行了研究,测得1300℃时铈与铅的相互作用系数:e_(Pb)~(Ce)=-3.56。     

铜基溶中Pb与Ce,Y相互作用的热力学

用等活度法和解病态方程组的共轭斜量法求解了１２００℃时铜基溶液中Ｐｂ和Ｃｅ，Ｙ的活度相互作用系数，并计算得到Ｃｅ，Ｙ的脱氧常数和Ｃｅ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３在铜液中的吉氏标准生成自由能。     

熔融钴基合金中氧活度的快速测定

以(Mo/Mo₂O)为参比电极,用固体电解质定氧测头对熔融钴基合金中氧活度进行快速测定的效果良好,利用与CoO平衡时氧在钴液中的溶解度得到了氧在钴液中的标准溶解吉氏自由能与温度的关系,为氧活度计算提供了数据.     

Ni-Y-S,Ni-Ce-S和Ni-La-S金属溶液的热力学研究

研究得到镍液中钇、铈、镧的脱硫常数和硫化物YS,Ces及Las的标准生成自由能(J/m01)与温度的关系式; 对镍液中稀土元素与硫的相互作用系数,稀土元素的标准溶解自由能,稀土元素的活度系数与自相互作用系数与温度关系的研究得到下列公式:     

Ni-Y-S,Ni-Ce-S和Ni-La-S金属溶液的热力学研究

研究得到镍液中钇、铈、镧的脱硫常数和硫化物YS,Ces及Las的标准生成自由能(J/m01)与温度的关系式; 对镍液中稀土元素与硫的相互作用系数,稀土元素的标准溶解自由能,稀土元素的活度系数与自相互作用系数与温度关系的研究得到下列公式: