Расчет и построение диаграммы состояния Mn-Si-O при 250С. Анализ химической устойчивости
Дипломы, курсовые и прочее / Термодинамика химической устойчивости сплавов системы Mn-Si / Дипломы, курсовые и прочее / Термодинамика химической устойчивости сплавов системы Mn-Si / Расчет и построение диаграммы состояния Mn-Si-O при 250С. Анализ химической устойчивости Расчет и построение диаграммы состояния Mn-Si-O при 250С. Анализ химической устойчивости
Страница 3

кремний марганец термодинамический химический равновесие

Рассчитать равновесия 10-12 не представляется возможным, что может свидетельствовать о том, что какой-либо из силицидов окисляется до силиката раньше, чем α-фаза. С этим же может быть связана и неупорядоченная последовательность вычисленных значений Р(О2).

Для того, чтобы показать термодинамическую возможность или невозможность осуществления реакций между оксидами марганца и кремния в равновесии с альфа-фазой, выполнены следующие расчёты. Для каждой из возможных реакций вычислен интервал значений Q12, удовлетворяющий условию возможности протекания этой реакции при в области составов системы Mn – Si, при которой альфа-фаза термодинамически устойчива.

1)

;

;

;

.

2)

;

;

;

.

3)

;

;

;

.

4)

;

;

;

.

При оценке параметров Q12 необходимо учесть следующие условия: а) мольная доля кремния в альфа-фазе должна находиться в пределах существования альфа-фазы – ; б) давление кислорода в газовой фазе над конденсированной фазой не должно быть больше значения, при котором возможно окисление чистого марганца – атм. Подставляя в выражения для энергий смешения значения энергий Гиббса реакций (1) – (4), получаем следующие неравенства:

Для реакции (1): ,

Для реакции (2): ,

Для реакции (3): ,

Для реакции (4): .

Сравнивая между собой полученные значения Q12, можно прийти к выводу о том, что протекание реакций между оксидами марганца и кремния в равновесии с альфа-фазой невозможно.

Таким образом, предположение о том, что окисление SiO2 до MnSiO3, MnSiO3 до Mn2SiO4, Mn2SiO4 до MnO реализуются в равновесии с альфа-фазой, не подтвердилось. Поэтому необходимо проверить предположение о том, что вышеуказанные реакции реализуются в равновесии с одним из силицидов марганца. Для этого были рассмотрены все возможные трёхфазные равновесия в системе Mn-Si-O, которые представлены в таблице.

Табл. 2.7 Все возможные трёхфазные равновесия в системе Mn-Si-O

Состояние

Уравнение реакции

Si – Mn11Si19 – SiO2

Si(A) + O2 = SiO2

Mn11Si19 – MnSi –SiO2

Mn11Si19 + 8O2 = 11MnSi + 8SiO2

MnSi – Mn5Si3 – SiO2

5MnSi + 2O2 = Mn5Si3 + 2SiO2

Mn5Si3 – Mn5Si2 – SiO2

Mn5Si3 + O2 = Mn5Si2 + SiO2

Mn5Si2– Mn3Si – SiO2

3Mn5Si2 + O2 = 5Mn3Si + SiO2

Mn3Si – Mn9Si2 – SiO2

3Mn3Si + O2 = Mn9Si2 + SiO2

Mn9Si2 – Mn0,85Si0,15 – SiO2

17Mn9Si2 + 7O2 = 180Mn0,85Si0,15 + 7SiO2

Mn0,85Si0,15 – α – SiO2

xSi(α)=0,042; aMn(α)=0,855

20Mn0,85Si0,15 + 3O2 = 17Mn(α) + 3SiO2

=================

=================

Mn11Si19 – SiO2 – MnSiO3

2Mn11Si19 + 49O2 = 22MnSiO3 + 16SiO2

MnSi – SiO2 – MnSiO3

2MnSi + 0SiO2 + 3O2 = 2MnSiO3

Mn5Si3 – SiO2 – MnSiO3

2Mn5Si3 + 4SiO2 + 11O2 = 10MnSiO3

Mn5Si2 – SiO2 – MnSiO3

2Mn5Si2 + 6SiO2 + 9O2 = 10MnSiO3

Mn3Si – SiO2 – MnSiO3

2Mn3Si + 4SiO2 + 5O2 = 6MnSiO3

Mn9Si2 – SiO2 – MnSiO3

2Mn9Si2 + 14SiO2 + 13O2 = 18MnSiO3

Mn0,85Si0,15 – SiO2 – MnSiO3

40Mn0,85Si0,15 + 28SiO2 + 23O2 = 34MnSiO3

==================

=================

Si – Mn11Si19 – MnSiO3

2Mn11Si19 + 33O2 = 22MnSiO3 + 16Si

Mn11Si19 – MnSi – MnSiO3

0Mn11Si19 + 2MnSi + 3O2 = 2MnSiO3

MnSi – Mn5Si3 – MnSiO3

2MnSi + 3O2 = 0Mn5Si3 + 2MnSiO3

Mn5Si3 – Mn5Si2 – MnSiO3

6Mn5Si3 + 15O2 = 4Mn5Si2 + 10MnSiO3

Mn5Si2– Mn3Si – MnSiO3

4Mn5Si2 + 3O2 = 6Mn3Si + 2MnSiO3

Mn3Si – Mn9Si2 – MnSiO3

14Mn3Si + 9O2 = 4Mn9Si2 + 6MnSiO3

Mn9Si2 – Mn0,85Si0,15 – MnSiO3

4Mn9Si2 + 3O2 = 40Mn0,85Si0,15 + 2MnSiO3

Mn0,85Si0,15 – α – MnSiO3

xSi(α)=0,042; aMn(α)=0,855

40Mn0,85Si0,15 + 9O2 = 28Mn(α) + 6MnSiO3

==================

=================

Mn11Si19 – MnSiO3 – Mn2SiO4

2Mn11Si19 + 16Mn2SiO4 + 49O2 = 54MnSiO3

MnSi – MnSiO3 – Mn2SiO4

2MnSi + 3O2 = 0Mn2SiO4 + 2MnSiO3

Mn5Si3 – MnSiO3 – Mn2SiO4

2Mn5Si3 + 11O2 = 2MnSiO3 + 4Mn2SiO4

Mn5Si2 – MnSiO3 – Mn2SiO4

2Mn5Si2 + 2MnSiO3 + 9O2 = 6Mn2SiO4

Mn3Si – MnSiO3 – Mn2SiO4

2Mn3Si + 2MnSiO3 + 5O2 = 4Mn2SiO4

Mn9Si2 – MnSiO3 – Mn2SiO4

2Mn9Si2 + 10MnSiO3 + 13O2 = 14Mn2SiO4

Mn0,85Si0,15 – MnSiO3 – Mn2SiO4

40Mn0,85Si0,15 + 22MnSiO3 + 23O2 = 28Mn2SiO4

==================

=================

Si – Mn11Si19 – Mn2SiO4

2Mn11Si19 + 22O2 = 27Si + 11Mn2SiO4

Mn11Si19 – MnSi – Mn2SiO4

27MnSi + 16O2 = Mn11Si19 + 8Mn2SiO4

MnSi – Mn5Si3 – Mn2SiO4

Mn5Si3 + 4O2 = MnSi + 2Mn2SiO4

Mn5Si3 – Mn5Si2 – Mn2SiO4

Mn5Si3 + Mn5Si2 + 10O2 = 5Mn2SiO4

Mn5Si2– Mn3Si – Mn2SiO4

Mn5Si2 + 2O2 = Mn3Si + Mn2SiO4

Mn3Si – Mn9Si2 – Mn2SiO4

5Mn3Si + 6O2 = Mn9Si2 + 3Mn2SiO4

Mn9Si2 – Mn0,85Si0,15 – Mn2SiO4

11Mn9Si2 + 14O2 = 100Mn0,85Si0,15 + 7Mn2SiO4

Mn0,85Si0,15 – α – Mn2SiO4

xSi(α)=0,042; aMn(α)=0,855

20Mn0,85Si0,15 + 6O2 = 11Mn(α) + 3Mn2SiO4

==================

=================

Mn11Si19 – Mn2SiO4 – MnO

2Mn11Si19 + 54MnO + 49O2 = 38Mn2SiO4

MnSi – Mn2SiO4 – MnO

2MnSi + 2MnO + 3O2 = 2Mn2SiO4

Mn5Si3 – Mn2SiO4 – MnO

2Mn5Si3 + 2MnO + 11O2 = 6Mn2SiO4

Mn5Si2 – Mn2SiO4 – MnO

2Mn5Si2 + 9O2 = 4Mn2SiO4 + 2MnO

Mn3Si – Mn2SiO4 – MnO

2Mn3Si + 5O2 = 2Mn2SiO4 + 2MnO

Mn9Si2 – Mn2SiO4 – MnO

2Mn9Si2 + 13O2 = 4Mn2SiO4 + 10MnO

Mn0,85Si0,15 – Mn2SiO4 – MnO

40Mn0,85Si0,15 + 23O2 = 6Mn2SiO4 + 22MnO

==================

=================

Si – Mn11Si19 – MnO

2Mn11Si19 + 11O2 = 38Si(A) + 22MnO

Mn11Si19 – MnSi – MnO

19MnSi + 4O2 = Mn11Si19 + 8MnO

MnSi – Mn5Si3 – MnO

Mn5Si3 + O2 = 3MnSi + 2MnO

Mn5Si3 – Mn5Si2 – MnO

6Mn5Si2 + 5O2 = 4Mn5Si3 + 10MnO

Mn5Si2– Mn3Si – MnO

4Mn3Si + O2 = 2Mn5Si2 + 2MnO

Mn3Si – Mn9Si2 – MnO

2Mn9Si2 + 3O2 = 4Mn3Si + 6MnO

Mn9Si2 – Mn0,85Si0,15 – MnO

80Mn0,85Si0,15 + 7O2 = 6Mn9Si2 + 14MnO

Mn0,85Si0,15 – α – MnO

xSi(α)=0,042; aMn(α)=0,855

2Mn(α) + O2 = 2MnO

==================

=================

MnO – Mn3O4 – Mn2SiO4

6MnO + O2 = 2Mn3O4

Mn3O4 – Mn2SiO4 – MnSiO3

6Mn2SiO4 + O2 = 6MnSiO3 + 2Mn3O4

Mn3O4 – Mn2O3 – MnSiO3

4Mn3O4 + O2 = 6Mn2O3

Mn2O3 – MnO2 – MnSiO3

2Mn2O3 + O2 = 4MnO2

MnO2 – MnSiO3 – SiO2

2MnSiO3 + O2 = 2MnO2 + 2SiO2

MnO2 – Mn2O7 – SiO2

4MnO2 + 3O2 = 2Mn2O7

Mn2O7 – SiO2 – {O2}

Страницы: 1 2 3 4 5

Смотрите также

Фазовые равновесия
Гетерогенная система - система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется совокупность гомогенных (однородных) частей системы, одинаковых по составу, химическим и физическим свойств ...

Методы синтеза технологических схем разделения
Для проведения синтеза оптимальных технологических схем необходимо знать: 1.                Физико - химические и химиче ...

Гомогенный катализ
...