Phasengleichgewichte des Schnittes FeOn–CaO im Dreistoffsystem FeO–Fe2O3–CaO bei Eisensättigung

Überprüfung der Schmelzgleichgewichte des Dreistoffsystems FeO–Fe₂O₃–CaO auf der wüstitreichen, eisengesättigten Seite des Systems. Angaben über die Ergebnisse der thermischen Analysen, isothermen Halteversuche und mikroskopischen Untersuchungen. Aussagen über den quasibinären Schnitt Eisen-Kalkferrit bei Temperaturen unter 1150 °C sowie über den quasibinären Schnitt Calciowüstit-Kalk über 1150 °C.     

Wasserstofflöslichkeit,Wirkungskoeffizienten, Lösungsenthalpien und Lösungsentropien in flüssigen Eisen-Kobalt-Wolfram-Legierungen

Die Wasserstofflöslichkeit in flüssigen ternären Eisen-Kobalt-Wolfram-Legierungen wurde mit der Sieverts-Methode gemessen. Die Konzentrationsabhängigkeit der Wasserstofflöslichkeiten, Wirkungskoeffizienten, Lösungsenthalpien und -entropien in flüssigen Eisen-Kobalt-Wolfram-Legierungen wurde mit empirischen Polynomen beschrieben und zeichnerisch, auch perspektivisch dargestellt. Der Wolframzusatz erniedrigt die Wasserstofflöslichkeit in flüssigen ternären Eisen-Kobalt-Wolfram-Legierungen über den gesamten untersuchten Konzentrationsbereich (Stoffmengengehalt max. bis 15% W). Die Wasserstofflöslichkeit im System Eisen–Kobalt–Wolfram konnte mit Hilfe des ?Central Atoms“-Modells und unter der Benutzung der experimentell ermittelten Wasserstofflöslichkeiten im jeweiligen ?Bezugselement” sowie der dazugehörigen Randsysteme wie Eisen–Kobalt und Eisen–Wolfram oder Kobalt–Eisen und Kobalt–Wolfram gut wiedergegeben werden.     

Reduktionsgleichgewichte im System Fe–F2O3–CaO oberhalb 1050 °C

Umfangreiche Schrifttumsauswertung der Reduktionsgleichgewichte von Kalkferriten im System Eisen-Hämatit-Calciumoxid und Darstellung der Ergebnisse in Ig (pCO₂/PCO)-1/T-Diagrammen. Unter Verwendung neuester Daten über die Schmelzgleichgewichte des Systems Fe–Fe₂O₃–CaO Extrapolation auf die Reduktionsgleichgewichte des flüssigen Zustandes.     

Zur quantitativen Analyse binärer und ternärer Legierungssysteme des Eisens mit der Elektronenmikrosonde

Schrifttumsübersicht der Fluoreszenz-, Absorptions- und Atomzahlkorrektur. Kritische Betrachtung der verschiedenen Verfahren. Quantitative Untersuchung von binären Legierungssystemen des Eisens und des ternären Systems Eisen–Chrom–Nickel. Ermittlung der jeweils beslangepaßten Korrekturformeln.     

Untersuchungen im Dreistoffsystem Eisen (II)-oxid–Chrom(III)-oxid–Tonerde

Schrifttumsübersicht über die beteiligten Randsysteme. Klärung der Frage, welche Fassung des Zustandsschaubildes Eisen(II)-oxid–Tonerde zutreffend ist, mit Hilfe von Schmelzen im Tonerdetiegel. Ermittlung des Schmelzpunktes des Hercynits. Sättigungsisothermen eisen(II)-oxidreicher Schlacken an Hercynit. Untersuchung des quasibinären Schnittes Hercynit–Chromit mit Röntgenfeinstruktur- und Mikrosondenmessungen. Entwurf des Zustandsschaubildes FeO–Cr₂O₃–Al₂O₃.     

Untersuchungen über die Schmelzgleichgewichte in der Eisenecke des Dreistoffsystems Eisen–Chrom–Nickel

Versuchsbeschreibung zur Bestimmung von Schmelzgleichgewichten mittels thermischer Analyse und der Methode des isothermen Haltens. Untersuchung des Zweistoffsystems Eisen–Nickel bis zu einem Molenbruch x_Ni = 0,20 und des Zweistoffsystems Eisen–Chrom bis zu einem Molenbruch x_Cr = 0,35. Darstellung der Schmelzgleichgewichte und Entwurf der Liquidus- und Solidusfläche für den eisenreichen Teil des Zustandsdiagramms Eisen–Chrom–Nickel nach eigenen Versuchsergebnissen. Vergleich mit den Angaben des Schrifttums.     

Messungen und Vorausberechnungen der Wasserstofflöslichkeiten in flüssigen ternären Eisen-Kobalt-Molybdän-Legierungen

Die Wasserstofflöslichkeiten in flüssigen ternären Eisen-Kobalt-Molybdän-Legierungen werden nach der Sievertsschen Methode bestimmt. Die isothermen Konzentrationsabhängigkeiten der experimentell ermittelten Wasserstofflöslichkeiten werden mit bereits veröffentlichten empirischen Gleichungen nach einer Ausgleichsrechnung nach Gauß-Jordan beschrieben. Die experimentellen Daten werden als isotherme Flächen perspektivisch dargestellt. Der Molybdänzusatz erniedrigt die Wasserstofflöslichkeiten in flüssigen ternären Eisen-Kobalt-Molybdän-Legierungen über den gesamten untersuchten Konzentrationsbereich (Stoffmengengehalt bis max. 35% Molybdän). Bei konstanter Legierungskonzentration steigt die Wasserstofflöslichkeit mit zunehmender Temperatur an. Die Konzentrationsabhängigkeiten der Wirkungskoeffizienten, Lösungsenthalpien und -entropien des Wasserstoffs werden aus den Koeffizienten des Wasserstofflöslichkeitspolynoms ermittelt und ebenfalls als isotherme Fläche perspektivisch dargestellt. Die Anwendung des ?Central Atoms?-Modells erlaubt die Vorausberechnung der Konzentrationsabhängigkeit der Wasserstofflöslichkeiten in flüssigen Eisen-Kobalt-Molybdän-Legierungen (Stoffmengengehalt bis max. 35% Molybdän) aus den experimentellen Wasserstofflöslichkeiten nur zweier binärer Randsysteme, wie Eisen-Kobalt und Eisen-Molybdän oder Kobalt-Eisen und Kobalt-Molybdän.     

Die Bestimmung der thermodynamischen Eigenschaften des Systems PbO–SiO2 mit Hilfe von EMK-Messungen

EMK-Messungen mit der Kette Pb | PbO–SiO₂||ZrO₂(CaO)||Pt, O₂ zur Ermittlung der Aktivitäten der Komponenten des Systems Blei(II)-oxid–Kieselsäure im Temperaturbereich von 750 °C bis 1000 °C. Darstellung der integralen Mischungsenthalpie und der Mischungsentropie sowie der integralen freien Mischungsenthalpie des binären Systems für 1000 °C. Vergleich der Ergebnisse mit den Angaben anderer Verfasser. Bedeutung der Untersuchung für allgemeine Schlußfolgerungen über metallurgisch wichtige Silikatschlacken.     

Theoretische und experimentelle Grundlagen der Erstarrungskinetik von Eisen

Konzentrations- und Temperaturverteilung an der Erstarrungsfront bei normaler Erstarrung und beim Zonenschmelzen. Ableitung der Unterkühlungsgleichung für das Zonenschmelzen an der Erstarrungsfront. Temperaturverlauf in der flüssigen Phase beim Zonenschmelzen in Abhängigkeit von der Erstarrungsgeschwindigkeit zwischen 1,14 cm/h und 34 cm/h. Konzentrationsverteilung für Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Silicium in den binären und von Kohlenstoff und Schwefel, Kohlenstoff und Stickstoff sowie Schwefel und Stickstoff in den ternären Systemen. Die effektiven Verteilungskoeffizienten k_e und die Stoffübergangskoeffizienten D/ô. Die Gleichgewichtsverteilungskoeffizienten k₀ sowie die Diffusionskoeffizienten. Berechnung des Unterkühlungsverlaufes der Schmelze an der Erstarrungsfront.     

Schmelzgleichgewichte im System Fe—C—Ca

Das binäre Randsystem Ca—Fe ist gekennzeichnet durch eine ausgeprägte Mischungslücke mit sehr geringen Löslichkeiten der beiden Elemente ineinander, während das System Ca—C durch die hochschmelzende kongruente Verbindung CaC₂ und eine relativ große Löslichkeit von C im flüssigen Ca charakterisiert wird. Die durch das System Ca—C für Eisenschmelzen hervorgerufene Ca- und CaC₂-Sättigungslinie im ternären System Fe—C—Ca läßt sich nach thermodynamischer Auswertung der Versuchsergebnisse mit In γ^c_ca-Werten als Funktion der Kohlenstoffkonzentration und der Temperatur beschreiben. Der Gang des Aktivitätskoeffizienten bewirkt dabei, daß die gelösten Ca-Gehalte mit steigenden C-Werten zunächst im Bereich der Ca-Sättigung bis zur Doppelsättigung mit CaC₂ ansteigen, anschließend im Bereich der CaC₂-Sättigung wieder abfallen, ein Minimum durchlaufen und zur Doppelsättigung mit C und CaC₂ hin erneut zunehmen.     

Thermodynamische Untersuchung flüssiger Nickel-Kupfer-Legierungen

Messung der Mischungsenthalpien flüssiger Nickel-Kupfer-Legierungen mit einem Hochtemperaturkalorimeter bei 1480 °C unmittelbar beim Vermischen der beiden flüssigen Komponenten. Überprüfung der Schmelzgleichgewichte des Systems Nickel-Kupfer mit Angabe neuer Werte für die Soliduslinie. Aus den gemessenen Mischungsenthalpien und bekannten Werten für die Mischungsenthalpien der Nickel-Kupfer-Mischkristalle sowie für die Schmelzgleichgewichte Ermittlung der Überschußentropien der flüssigen Nickel-Kupfer-Legierungen. Erörterung über den Einfluß von Änderungen der Bindungsverhältnisse bei der Legierungsbildung auf die thermodynamischen Eigenschaften der flüssigen und festen Nickel-Kupfer-Legierungen. Zusammenhang zwischen der Asymmetrie der Kurven für die integrale Mischungsenthalpie und dem Auffüllen des 3d-Bandes des Nickels durch Elektronen des Kupfers.     

Das Hochofenschlackensystem Al2O3–CaO–MgO–SiO2 bei 1600, 1500 und 1400 °C

Beschreibung von Sättigungsflächen im System Al₂O₃–CaO–MgO–SiO₂ durch isotherme Schnitte im Konzentrationsbereich der Hochofenschlacken für 1600, 1500 und 1400 °C. Räumliche Tetraederdarstellungen und quantitative Grundrißprojektionen nach Überprüfung und Neufestlegung der Grenzflächen des homogenen Schlackenraumes durch Sättigungsschmelzen. Vollständige Darstellung des Grundsystems Al₂O₃–CaO–SiO₂ für 1600, 1500 und 1400 °C. Beispiel für die Anwendung der quantitativen Grundrißprojektion zur Einschätzung der Heterogenität von flüssigen Hochofenschlacken.     

Die Berechnung thermodynamischer Größen und struktureller Eigenschaften flüssiger binärer Silicatsysteme

Ableitung von Gleichungen auf der Grundlage athermischer Mischungen der Kettenpolymere in Silicatsystemen zur Berechnung des thermodynamischen Verhaltens binärer Silicatschmelzen. Angabe einer Näherungslösung zur Berechnung der freien Mischungsenthalpie in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Schmelze aus einer einzigen systemspezifischen Konstanten. Überprüfung der Lösung an den Systemen CaO–SiO₂, MgO–SiO₂, PbO–SiO₂, MnO–SiO₂ und FeO–SiO₂. Aussagen über die lonenbrüche der freien Sauerstoffionen und der Kettenpolymere sowie über die mittlere Kettenlänge. Hinweis auf die Berechnungsmöglichkeit der freien Bildungsenthalpie stöchiometrischer Silicatverbindungen.     

Der Einfluß von Zusatzelementen auf die Aktivität des Schwefels in kohlenstofffreiem und kohlenstoffhaltigem Eisen bei 1550°C

Direkte Ermittlungen des Einflusses von Aluminium, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Zinn, Phosphor und Silizium auf die Schwefelaktivität im flüssigen Eisen bei 1550°C über schwefelhaltige Blei- und Bleidampfphasen. Darstellung der Aktivitätskoeffizienten des Schwefels für die Systeme Fe–S–X und Fe–S–X₁–X₂. Aussagen zur Änderung der Schwefellöslichkeit in kohlenstoffgesättigtem Eisen durch Siliziumzugabe. Vergleich der Versuchsergebnisse mit Ergebnissen nach anderen Auswertungsverfahren zur Berechnung von Aktivitätskoeffizienten in Vielstoffsystemen.     

Untersuchungen über die Schmelzgleichgewichte des Zustandsschaubildes Calcium–Silicium

Untersuchung der Schmelzgleichgewichte des Zustandsschaubildes Calcium–Silicium durch thermische Analyse und Gefügebeurteilung der nach Aufnahme der Abkühlungskurven angefertigten Schliffe. Ermittlung von zwei kongruent (Ca₂Si, CaSi) und einer inkongruent (CaSi₂) schmelzenden Verbindung sowie von drei Eutektika bei 4, 32 und 61,4% Si. Erörterung der großen Abweichungen von dem bisher als gültig angenommenen Zustandsschaubild Calcium–Silicium.     

Die Ursache für die drastische Steigerung des Beizabtrages bei Emaillierstahlblechen durch Schwefelwasserstoff

An Reinsteisen in Schwefelsäure wurden eine hohe Wasserstoffüberspannung und ein verhältnismäßig niedriger Beizabtrag gefunden. Durch Einleiten von H₂S in die Säure erniedrigte sich die Überspannung erheblich, und der Beizabtrag wurde erhöht. Im Gegensatz dazu zeigte ein übliches Emaillierstahlblech keine Wasserstoffüberspannung; hier genügte offenbar der aus dem Stahlblech entstehende naszierende Schwefelwasserstoff, um den Beizabtrag gegenüber Reinsteisen zu erhöhen. Diese Wirkung des Schwefelwasserstoffes beruht auf der Beseitigung des atomaren, an der Blechoberfläche adsorbierten und den Säureangriff hemmenden Wasserstoffes. H₂S wird dadurch nicht verbraucht, sondern reichert sich im Gegenteil durch die Stahlauflösung in der Säure an bis zu einer Grenze, die durch die Verflüchtigung gegeben ist. Es handelt sich also um eine Autokatalyse. Der wahrscheinliche Reaktionsmechanismus wird diskutiert. Diese Zusammenhänge erklären die in vorangehenden Arbeiten gemachten Beobachtungen über die starke Erhöhung der Beizabträge durch Schwefelwasserstoff bzw. Sulfide. Die bekannte Grenze für das Cu/S-Verhältnis = 2 nach T. P. Hoare und D. J. Havenhand hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit von einfachen Stählen läßt sich nach den vorliegenden Befunden einfach erklären. Auf die Doppelrolle des Sulfidschwefels beim Beizen (beizfördernd bzw. beizhemmend als Inhibitor) wird kurz eingegangen.     

Schmelzgleichgewichte im System Eisen–Silicium–Calcium

Beschreibung der binären Randsysteme des Systems Eisen–Silicium–Calcium. Untersuchung der Erstarrungsgleichgewichte im Dreistoffsystem mit Hilfe der thermischen Analyse und durch Deutung von Gefügebildern. Schematische Darstellung der Zustandsänderungen an einem vergleichbaren System unter besonderer Berücksichtigung der Wirkung einer von einem Randsystem ausgehenden, weit in das Dreistoffsystem hineinreichenden Mischungslücke. Entwurf des Zustandsschaubildes Eisen–Silicium–Calcium aus den Ergebnissen zum Verlauf der Primärausscheidungsflächen und der Raumkurven doppelter Sättigung. Festlegung der Temperaturen und Konzentrationen der Vierphasenebenen sowie der zugehörigen quasibinären Schnitte.     

Laminare und turbulente Strömungsgrenzschichten für einen in Gas fallenden Flüssigkeitsstrahl

Erfassung der Strömung eines flüssigen Strahls in einer umgebenden Gasatmosphäre nur bei Kenntnis der Geschwindigkeitsprofile im laminaren und turbulenten Bereich. Ermittlung der Geschwindigkeitsfelder im stationären Zustand für räumliche Zylinderkoordinaten im laminaren Bereich über den Impulssatz. Iterative Berechnung der Dicken der Strömungsgrenzschichten auf beiden Seiten der Strahloberfläche und der Strahlerweiterung. Angabe der Abhängigkeit des Strahlkerns von der Düsen-Reynolds-Zahl. Ermittlung der Grenzschichtdicken bei turbulent strömendem Strahl mit der Levichschen Theorie.     

Untersuchungen zum System Kalk–Eisen–Sauerstoff

Ermittlung des Liquidusbereiches der Kalksättigung im System Fe–O–CaO im Temperaturbereich 1150 bis 2050 °C durch Versuchsschmelzen mit Kalk-Eisenoxid-Schlacken in einem aus reinem Calciumcarbonat isostatisch gepreßten und bei 1650 °C gesinterten Kalktiegel. Aussagen zum Einfluß des Sauerstoffpartialdrucks auf die Phasengleichgewichte und auf das Lösungsvermögen der Schlacken für Kalk. Mikroskopische Gefügeuntersuchung der abgeschreckten Schlacken zur Abgrenzung der Kalksättigung gegenüber der Dicalciumferritsättigung. Erörterung des Einflusses der Temperatur auf die Schwefelverteilung zwischen Schlacke und Bad.     

Thermodynamik der Auflösung des Sauerstoffs in Fe-Co-, Fe-Ni-, Fe-Cu- und Co-Ni-Schmelzen

EMK-Messungen an Sauerstoffzellen der Form Luft / stabilisiertes Zirkonoxyd / sauerstoffhaltige Metallschmelze. Die EMK-Differenzen binärer Fe-Co-, Fe-Ni-, Fe-Cu- und Co-Ni-Schmelzen im Konzentrationsbereich von 0 bis 100% gegenüber den jeweiligen reinen Metallschmelzen gleichen Sauerstoffgehalts. Berechnung der Änderungen der Freien Enthalpie der Reaktion 1/2 {O₂} [O]_Metall und der Wirkungsparameter f_O^(x) für die angegebenen binären Metallschmelzen bei 1600°C. Die Enthalpie- und Entropieänderung der Auflösung des Sauerstoffs in Fe-Co- und Fe-Ni-Schmelzen bei 1450 bis 1750°C.