CC BY
29
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2006, том 49, №9
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 669.715.541.127
А.Э.Бердиев, член-корреспондент АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев ОКИСЛЕНИЕ ТВЕРДОГО ФЕРРОСИЛИЦИЯ ФС45, ЛЕГИРОВАННОГО БАРИЕМ
Сплавы бария с кремнием, алюминием, железом и другими элементами в металлургии используются в качестве лигатур, модификаторов и раскислителей. При этом благодаря барию, в сталях наблюдается значительное изменение формы и количества неметаллических включений, а в чугунах при кристаллизации уменьшается отбеливаемость, являющаяся одним из нежелательных явлений. Известные в настоящее время лигатуры содержат различные количества активного элемента бария, доля которого в составе сплавов в значительной мере выбрана произвольно.
Термогравиметрическим способом исследовано взаимодействие твердого ФС45, содержащего барий с кислородом воздуха в интервале 873-1273 К, рассчитана кажущаяся энергия активации процесса окисления.
Результаты исследований кинетики окисления ферросилиция марки ФС45 и содержание бария в нём в зависимости от температуры приведены на рис.1 в координатах (§/8)- т. Окисление идет по параболическому закону. По углу наклона прямых рассчитаны скорости окисления К. Кажущаяся энергия активации окисления (Е) вычислена из зависимости логарифма скорости реакции окисления от обратной температуры.
Кинетические параметры процесса окисления зависят от структуры оксидной пленки. Если образующаяся оксидная пленка рыхлая, то облегчается перенос кислорода через нее и соответственно увеличивается скорость окисления. При образовании плотной пленки затрудняется транспорт кислорода через нее, что приводит к снижению скорости процесса.
Рис. 1. Кинетические кривые окисления ферросилиция марки ФС 45, легированного барием, вес. %:
а - 0.1; б - 0.5; в - 1.0.
Кинетические кривые окисления сплава ФС45, содержащего 0.1 мас.% бария при температурах 873, 1073 и 1273 К, приведены на рис. 1а. Через 15-20 мин от начала окисления начинается образование защитной пленки, и процесс заканчивается к 45 мин. Рассчитанные значения скорости окисления для соответствующих температур составляют 1.70-10-4, 2.00-104 и 2.83-10-4 кг-м-2-с-1 соответственно. Кажущаяся энергия активации окисления составляет 105.0 кДж/моль (таблица).
Кинетические кривые окисления ферросилиция ФС45, содержащего 0.5 мас.% бария (рис. 1б), при температурах 873, 1073 и 1273 К в течение первых 10-15 мин имеют линейный вид, а затем приобретают параболический характер. Таким образом, первоначально окисление происходило с образованием рыхлой пленки, далее образование оксидов протекает с
4 2
диффузионными затруднениями. Истинная скорость окисления изменяется от 3.00-10- кг-м.- • сек-1 при 1273 К (таблица). Кажущаяся энергия активации окисления исследуемого сплава составляет величину 95.4 кДж/моль.
Кинетику окисления сплава, содержащего 1.0 мас.% бария, изучали при температурах 873, 1073 и 1273 К (рис. 1в). Как и следовало ожидать, процесс окисления протекает с большими диффузионными затруднениями. Процесс окисления сплава нарастает, наибольшее его значение, равное 76 мг/см2, достигается при температуре 1273 К, а наименьшее - 51 мг/см2 -при 873 К. Окисление данного сплава подчиняется параболическому закону с энергий активации 84.1 кДж/моль (таблица).
Таблица
Влияние добавок бария на кинетические и энергетические параметры процесса окисления
ферросилиция ФС45
Содержание бария в ФС45, мас.% Температура окисления, К Константы скорости окисления К-10"4 , -2 -1 кг-м •сек Кажущаяся энергия активации, кДж/моль
0 1573 3.70 239.1
1623 5.56
0.1 873 1.70 109.0
1073 2.00
1273 2.83
0.5 873 3.00 95.4
1073 3.50
1273 4.31
873 3.33
1.0 1073 5.00 84.1
1273 5.80
По полученным результатам построены изохроны окисления (рис.2), соответствующие 10 и 20 мин. окисления. Наибольшие скорости окисления наблюдаются у сплава, содержащего 1.0 мас.% бария.
0,i 0,5
Hd.c. L Ьа
Рис. 2. Изохроны окисления ферросилиция марки ФС 45, легированного барием.
Таким образом, добавки бария в целом увеличивают скорость окисления ферросилиция марки ФС45.
Институт химии им. В.И. Никитина Поступило 23.11.2006 г.
АН Республики Таджикистан
А.Э.Бердиев, И.Н.Ганиев ОКСИДШАВИИ ФЕРРОСИЛИЦИИ ФС45 САХТИ БАРИЙДОР
Натицах,ои омузиши таъсири барий ба оксидшавии ферросилиции навъи ФС45 омухта шудааст. Нишон дода шудааст, ки иловаи барий ба ферросилиций оксидшавии онро меафзоёнад.
A.E.Berdiev, I.N.Ganiev OXIDATION OF SOLID FORM OF FERROSILISON FS45 CONTAINING BARIUM
Result of research of influence barium to the stability of oxidation ferrosilison mark FS45 have shown that in the containing barium the rate of oxidation increased.
