Modele teoretyczne do obliczeń współczynników aktywności tlenu w ciekłych stopach Ni-Cu

• Autorzy: Jerzak W.

Warianty tytułu

EN

Theoretical models for calculation of oxygen activity coefficients in liquid Ni-Cu alloys

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono sposób wyznaczenia współczynników aktywności tlenu według Raoulta, dla ciekłych stopów Ni-Cu w temperaturach 1773 K i 1823 K o zróżnicowanej zawartości Cu, z wykorzystaniem różnych modeli teoretycznych. Brali wiedzy na temat niektórych parametrów oddziaływania sprawił, iż w artykule zaprezentowano metodykę wyznaczenia dwuskładnikowych parametrów oddziaływania typu Redlich-Kister do modelu opartego na formalizmie kwadratowym. Aby dokonać takiego zabiegu, należało wykorzystać zależności wiążące ze sobą parametry oddziaływania pierwszego rzędu w rozwinięciu według ułamków molowych So(Cu)-eo(Ni) oraz współczynniki aktywności tlenu w ciekłym niklu oraz miedzi. Przeprowadzone obliczenia, połączone z wyborem optymalnych współczynników aktywności tlenu w czystych metalach, pozwoliły na lepsze odwzorowanie wyników eksperymentów od prezentowanych do tej pory w literaturze rozwiązań.

EN

The method of estimating the oxygen activity coefficient, according to Raoult, for the liquid Ni-Cu alloys - of a variable Cu content - at temperatures 1773 K and 1823 K is presented in the paper upon four theoretical models. The Ni-Cu alloys, not Cu-Ni alloys, were considered due to the fact that the reference state, for the activity coefficient calculation on the bases of experiments, was pure nickel. Activity coefficients and interaction parameters are the values which can not be directly measured, but can be experimentally determined. However, it should be remembered, that the determination of these values for all liquid alloys at arbitrary temperatures is practically impossible. Therefore several scientists created or modified the previously known models describing systems of the Ni-Cu-O type. Usually models are determined on the given system of elements and transferring them into another system requires new parameters for the model. Calculating the oxygen activity coefficients at an infinite dilution for an arbitrary composition of the Ni-Cu alloy requires the knowledge of these components' interactions in a liquid solution. The method of the determination of binary interaction parameters of the Redlich-Kister model based on the quadratic formalism, is described in this paper. In order to perform such operation, relationships between first order the interaction parameters in expansion abased on the mole fractions and the oxygen activity coefficients in liquid nickel and copper, should be used. The performed calculations - combined with the selection of the optimal values of the oxygen activity coefficients in pure metals - enabled the better representation of the experimental results than the solutions presented so far in the references.

Słowa kluczowe

PL

termodynamika; współczynniki aktywności

EN

thermodynamics; activity coefficients

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 56, nr 7-8
• Strony: 420--424
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jerzak W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska, Kraków

Bibliografia

• 1. Kutz M.: Mechanical Engineers' Handbook. John Wiley & Sons, New Jersey 2006, 3rd Edition, s. 257.
• 2. Viswanathan S. eds.: Casting, ASM Handbook. ASM International, USA, 2008, t. 15, s. 1119.
• 3. Belton G. R., Tonkins E. S.: The Thermodynamic Behavior of Oxygen in Liquid Binary-Metallic Solvents — A Simple Solutions Model. Trans. Metallurg. Soc. AIME, 1965, t. 233, nr 10, s. 1892-1898.
• 4. Tonkins E. S., Erthal J. F., Thomas M. K.: The Thermodynamic Properties of Dilute Solutions of Oxygen in the Liquid Binary Cu-Ni Alloys, Journal of the Electrochemical Society, 1965, t. 112, nr 4, s. 446-450.
• 5. Wagner C.: The activity coefficient of oxygen and other nonmetallic elements in binary liquid alloys as a function of alloy composition. Acta Metallurgica, 1973, t. 21, nr 9, s. 1297-M303.
• 6. Chiang T., Chang Y. A.: The Activity Coefficient of Oxygen in Binary Liquid Metal Alloys. Metallurgical Transactions B, 1976, t. 7B, nr 9,s. 453-467.
• 7. Hajra J. P, Wang M., Frohberg M. G.: Applicability of an Interaction Parameter Based Model on the Thermodynamic Behaviour of Oxygen in Liquid Alloys. Z. Mettalkd., 1990, t. 81, nr 4, s. 255-260.
• 8. Kulkarni A. D., Johnson R. E.: Thermodynamic Studies of Liquid Copper Alloys by Electromotive Force Method: Part II, The Cu-Ni-0 and Cu-Ni System, Metallurgical Transactions, 1973, t. 4, nr 7, s. 1723-M727.
• 9. Fischer W. A., Ackermann W.: Direct electrochemical determination of the oxygen content of liquid metals. Archiv fur das Eisenhuttenwesen, 1966, t. 37, nr 1, s. 43-47.
• 10. Miki T., Ishii F., Hino M.: Numerical Analysis on Si Deoxidation of Molten Ni, and Ni-Cu Alloy by Quadratic Formalism, Materials Transactions, 2003, t. 44, nr 9, s. 1817-1823.
• 11. Darken L. S.: Thermodynamics of Ternary Metallic Solutions, Trans. Met. Soc. AIME, 1967, t. 239, nr 1, s. 90-96.
• 12. Sounders N., Miodownik A. P.: Calphad (Calculation of Phase Diagrams) A Comprehensive Guide, Pergamon, Oxford 1988, s. 96.
• 13. Schmidt R.: A thermodynamic analysis of the Cu-0 System with an Associated Solution Model. Metallurgical Transactions B, 1983, t. 14B, nr 9, s. 473-481.
• 14. Sigworth G. K., Elliot J. F., Vaughn G., Geiger G. H.: The thermodynamics of Dilute Liquid Nickel Alloys. Canadian Metall. Quart., 1977, t. 16, s. 104-M10.
• 15. Jansson A.: A Thermodynamic Evaluation of the Cu-Fe-Ni System. Trita-Mac 0340, Materials Research Centre. Royal Institute of Technology, Stockholm, 1987, s. 1-10.
• 16. Kemori N., Katayama I., Kozuka Z.: Thermodynamic properties and solubility limits of oxygen in liquid (nickel + copper) alloys. J. Chem. Thermodynamics, 1982, t. 14, nr 2, s. 167-184.