Как следует из экспериментальных данных по системе никель-кремний (рис.1.1), никель-кислород (рис.1.3) и кремний-кислород (рис.1.4) схема фазовых равновесий в системе никель-кремний-кислород при 298 К и 1 атм. имеет вид (рис.2.2).
Рис.2.2 Фазовая диаграмма состояния системы Ni-Si-O при 25 0С.
Поскольку химическое сродство кремния к кислороду выше, чем никеля, то можно предположить, что почти при любом составе сплава Ni-Si в первую очередь будет реализовываться равновесие сплав - SiO2.
На диаграмме 2.2 можно выделить области, в которых присутствуют следующие фазы:
1. Si (γ) - NiSi2 - SiO2; (I)
2. NiSi2 - NiSi - SiO2; (II)
3. NiSi - Ni3Si2 - SiO2; (III)
4. Ni3Si2 - Ni2Si - SiO2; (IV)
5. Ni2Si - Ni3Si - SiO2; (V)
6. Ni3Si - γ-фаза - SiO2; (VI)
7. γ - фаза - Ni2SiO4 - NiO; (VII)
8. γ-фаза - Ni2SiO4 - NiO; (VIII)
9. Ni2SiO4 - NiOх, 1<x<1,346; (IX)
10. Ni2SiO4 - SiO2 - NiOx, 1,346<x<1,903; (XI)
Примеры расчета:
а) Фазовое равновесие VII:
γ-фаза - Ni2SiO4 - SiO2 было описано независимыми реакциями образования SiO2 и Ni2SiO4 из компонентов γ-фазы (Ni, Si) и компонентов газовой фазы O2:
(1) ;
(2) ;
Константы равновесия реакций 1 и 2:
; (2.3),
; (2.4)
Для определения состава γ-фазы исключим из конечного термодинамического уравнения. Для этого возведем уравнение (2.3) в квадрат и поделим полученное на уравнение (2.4), получим:
; (2.5)
Это уравнение можно переписать в виде:
; (2.6)
Из уравнения изотермы химической реакции:
; (2.7)
уравнение (2.3.4) можно переписать:
; (2.8)
Данное трансцендентное уравнение можно решить только численным методом. Обозначив xSi=x, xNi=x-1, получим:
; (2.9)
; (2.10)
Подставив уравнения (2.9) и (2.10) в (2.8) решаем численным методом, находим значение х. Исходя из уравнений (2.3) или (2.4) определяем величину .
Для остальных трехфазных равновесий расчет производился тоже исходя из константы равновесия. Например, для равновесия IV:
Мольные доли компонентов равны единице, поэтому выражение для константы равновесия упрощается:
; (2.11)
Результаты расчетов приведены в таблице 2.5.
Таблица 2.5.
Характеристики фазовых равновесий системы Ni-Si-O при 25 0С
№ |
Равновесие |
|
Равновесный состав фаз |
I |
Si (γ) - NiSi2 - SiO2 |
1,07*10-156 |
|
II |
NiSi2 - NiSi - SiO2 |
3,35*10-150 |
|
III |
NiSi - Ni3Si2 - SiO2 |
1,48*10-144 |
|
IV |
Ni3Si2 - Ni2Si - SiO2 |
2,00*10-135 |
|
V |
Ni2Si - Ni3Si - SiO2 |
1,27*10-128 |
|
VI |
Ni3Si - γ-фаза - SiO2 |
3,04*10-129 |
|
VII |
γ - фаза - Ni2SiO4 - SiO2 |
2,44*10-81 |
|
VIII |
γ - фаза - Ni2SiO4 - NiO |
8,68*10-75 |
|
IX |
Ni2SiO4 - NiOх, 1<x<1,346 |
0,21 |
|
X |
Ni2SiO4 - SiO2 - NiOx, 1,346<x<1,903 |
0,21 |
|
XI |
NiO1,903 - NiO2 - SiO2 |
9,48*1030 |
|
Альдегиды и кетоны: общие сведения и способы получения
...
Введение
С давних лет человечество мечтает о лекарстве,
которое при действии на организм обладало бы максимальной избирательностью,
благодаря чему эффективно устраняется причина болезни, но не возникают
неж ...
Фотометрическое определение благородных металлов
Фотометрические
методы определения элементов основаны на простой зависимости между
интенсивностью окраски раствора и концентрацией вещества в растворе. Для
фотометрического определения испо ...