專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高溫金屬熔體中溶質(zhì)組元活度系數(shù)的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫冶金實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，特別是涉及一種高溫金屬熔體中溶質(zhì)組元活度系數(shù)的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
金屬熔體如鋼水、鐵水等，不僅是火法冶金過(guò)程的主要產(chǎn)品，也是冶煉過(guò)程中多相反應(yīng)的直接參加者。煉鋼過(guò)程中的許多物理過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)都是在鋼液與熔渣間進(jìn)行的，金屬熔體的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)冶煉過(guò)程熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)都有重要影響。冶金過(guò)程中的金屬熔體溶有多種非金屬元素和金屬元素。為了改善鋼的機(jī)械性能和使金屬具有各種特殊性能，通常向鋼中加入各種合金元素，如硅、錳、鉻、鎳、鈷、鎢、鑰、釩、鈦、鈮、鋯、硼和稀土元素等。熔鐵中各種溶質(zhì)元素不僅與鐵發(fā)生作用，各溶質(zhì)元素之間也會(huì)發(fā)生相互作用，這都會(huì)影響到熔體的物理化學(xué)性質(zhì)。熔鐵中各元素之間的相互影響，可以通過(guò)彼此對(duì)活度系數(shù)的影響顯示出來(lái)。因此，有必要研究溶質(zhì)組元在熔融金屬中的活度及活度系數(shù)等相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)，這是了解溶質(zhì)組元在金屬熔體/熔渣兩相間的分配比以及金屬熔體熱力學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵。金屬熔體中組元的活度及活度系數(shù)等是冶金生產(chǎn)中充分利用各種有益元素、合金鋼精煉工藝的優(yōu)化與控制、開(kāi)發(fā)新鋼種的必要熱力學(xué)依據(jù)，對(duì)發(fā)展金屬熔體理論也有非常重要的作用。研究金屬熔體中組元活度與活度系數(shù)的普遍方法為測(cè)定組成氣流的化學(xué)平衡法，原理簡(jiǎn)述如下。測(cè)定[M]在金屬熔體中的熱力學(xué)性質(zhì)，可以設(shè)計(jì)如下的氣-液-固或氣-液-渣的化學(xué)平衡。利用還原性氣體使氧化物或熔渣中的M組分還原進(jìn)入金屬相，待體系達(dá)到高溫平衡時(shí)，將金屬熔體淬冷分析，從分析結(jié)果中計(jì)算出組元M的活度系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種高溫金屬熔體中溶質(zhì)組元活度系數(shù)的測(cè)定方法，步驟如下 該方法包括兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組反應(yīng)坩堝與一個(gè)參比坩堝，在同一次實(shí)驗(yàn)同一氣氛下平衡；參比坩堝中選取一種合適的參比金屬與MOx氧化物進(jìn)行平衡，以測(cè)定金屬M(fèi)在參比金屬中的活度系數(shù)，要求該參比金屬在實(shí)驗(yàn)氣氛下不會(huì)被氧化、不會(huì)影響熔渣的成分，此外還要求金屬M(fèi)能溶解在該金屬中在實(shí)驗(yàn)條件下形成稀溶液； 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，金屬M(fèi)形成的純氧化物MOx活度為1，由等溫方程可知Λ = -RT In-(膨χ)-= -RThi- - 111a T/2mO χ/2 aW^pO2 ；Ρ )—,[AifWVp ) 可根據(jù)參比金屬中M的含量及氣相組成計(jì)算出參比金屬中M的活度系數(shù)Ym,； 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)坩堝采取同材質(zhì)坩堝，分別放入?yún)⒈冉饘倥c待研究金屬熔體的溶劑金屬，兩組平衡的熔渣配比完全相同；在同一氣氛下同一次實(shí)驗(yàn)中渣金達(dá)到平衡時(shí)，兩組坩堝中MOx在熔渣中的活度相等，因此金屬M(fèi)在參比金屬與待研究熔體中的活度也相等；根據(jù)金屬中M的含量以及參比坩堝實(shí)驗(yàn)得到的M在參比金屬中的活度系數(shù)，可以得到M在待測(cè)金屬熔體中的活度系數(shù)Q Μ,參比金屬=Q MYΜ,參比金屬· Χ Μ,參比金屬=Y M · X MYM = Y Μ,參比金屬· XM#tt^/XM。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)反應(yīng)坩堝為MgO坩堝；所述實(shí)驗(yàn)參比i甘堝為Mo 甘堝。
全文摘要
本發(fā)明屬于高溫冶金實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，特別是涉及一種高溫金屬熔體中溶質(zhì)組元活度系數(shù)的測(cè)定方法。該雙坩堝參比法包括兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組反應(yīng)坩堝與一個(gè)參比坩堝。參比坩堝中選取一種合適的參比金屬與MOx氧化物平衡，以測(cè)定M在參比金屬中的活度系數(shù)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)坩堝采取同材質(zhì)坩堝，分別放入?yún)⒈冉饘倥c待研究的溶劑金屬，平衡的熔渣配比完全相同。在同一實(shí)驗(yàn)同一氣氛下平衡時(shí)，根據(jù)金屬中M的含量以及M在參比金屬中的活度系數(shù)，可得到M在金屬熔體中的活度系數(shù)。本方法不僅可以降低高溫冶金實(shí)驗(yàn)的難度、減少實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，而且得到的數(shù)據(jù)也更為準(zhǔn)確、可靠。
文檔編號(hào)G01N25/00GK102721717SQ201210229968
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者張璐, 閆柏軍 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)