Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự chuyển giao khối lượng oxy tại các giao diện kim loại lỏng - hơi dưới áp suất tổng thấp
Tóm tắt
Vấn đề trao đổi oxy tại giao diện giữa khí và kim loại lỏng được xem xét cho các hệ thống dưới điều kiện "chân không" (chế độ Knudsen, áp suất dưới 1 Pa), nơi mà, do chiều dài trung bình tự do lớn của các phân tử khí trong chân không, các quá trình vận chuyển trong pha khí không có ảnh hưởng đến tổng lượng trao đổi khối lượng giữa các pha, mà được kiểm soát bởi các hiện tượng ở giao diện và sự cân bằng phân chia oxy bên trong chất lỏng. Nhờ vào sự đóng góp kép của phân tử O2 và các oxit dễ bay hơi vào dòng oxy từ bề mặt, các điều kiện ổn định không cân bằng có thể được thiết lập, trong đó không có sự biến đổi nào về thành phần của hai pha xảy ra theo thời gian, do kết quả của các trao đổi oxy đối lập. Tốc độ bay hơi tổng thể của oxy và kim loại được đánh giá như một hàm của các lực đẩy nhiệt động lực học tổng quát, và một báo cáo về động học vận chuyển được đưa ra bằng cách sử dụng các hệ số thích hợp. Một độ bão hòa trạng thái ổn định s
r được định nghĩa, liên hệ hoạt độ oxy trong kim loại lỏng với áp suất O2 được áp dụng và với áp suất hơi của các oxit dễ bay hơi. Khi các kim loại có khả năng hình thành oxit dễ bay hơi được xem xét, áp suất của O2 phân tử cao hơn những áp suất được định nghĩa dưới điều kiện cân bằng phải được áp dụng trong thiết lập thí nghiệm nhằm đạt được một độ bão hòa nhất định, do sự ngưng tụ của các hơi oxit trên các bức tường của lò phản ứng. Các tham số oxy hóa hiệu quả được xác định, định nghĩa các điều kiện dẫn đến việc chất lỏng có thành phần nhất định trong trạng thái ổn định dưới "chân không" khi nó ra khỏi trạng thái cân bằng. Giá trị hiệu quả của áp suất oxy tương ứng với việc bão hòa hoàn toàn oxy của kim loại,
$$P_{O_{2,} s}^E $$
, được đánh giá ở các nhiệt độ khác nhau cho các hệ thống Si-O và Al-O. Các kết quả được biểu diễn dưới dạng các đường của
$$P_{O_{2,} s}^E $$
so với T, phân tách các chế độ oxy hóa khác nhau; các kết quả này đồng ý tốt với dữ liệu thực nghiệm được tìm thấy trong tài liệu.
Từ khóa
#oxy #kim loại lỏng #trao đổi khối lượng #áp suất thấp #oxit dễ bay hơi #chế độ chân không #động học vận chuyển #trạng thái ổn địnhTài liệu tham khảo
C. H. P. Lupis “Chemical Thermodynamics of Materials” (Elsevier Publishers, Amsterdam, Holland, 1983).
J. F. Padday In “Surface & Colloid Science” Ed. E. Matijevic (Wiley Intersc., New York, 1969).
Ju. V. Naidich, in “Progress in Surface and Membrane Science” Vol. 14, Eds. D. A. Cadenhead and J. F. Danielli (Academic Press, New York, 1981).
E. Ricci and A. Passerone, Mater. Sci. Eng. A161 (1993), 31.
E. Ricci, A. Passerone, P. Castello and P. Costa, J. Mater. Sci. 29 (1994) 1833.
H. H. Kellogg, Trans. Met. Soc. AIME, 263 (1966), 602.
D. Beruto, L. Barco and G. Belleri, Ceramurgia International 1 (1975), 87.
C. Wagner, J. Appl. Phys. 29 (1958), 1295.
E. A. Gulbransen, K. F. Andrew and F. A. Brassart, J. Electrochem. Soc. 113 (1966), 834.
L. Brewer and G. M. Rosemblatt, Trans. Met. Soc. AIME 224 (1962), 1268.
O. Winkler and R. Bakish, “Vacuum Metallurgy” (Elsevier Publishers, Amsterdam, 1971).
R. Ohno in “Liquid Metals-Chemistry and Physics”, Chap. 2, Ed. S. Z. Beer (Marcel Dekker Inc., New York, 1972).
S. Otsuka and Z. Kozuka, Trans. Jpn. Inst. Met. 22 (1981), 558.
R. H. Lamoreaux, D. L. Hildebrand and L. Brewer, High Temp. Sci. 20 (1985), 37.
R. J. Ackermann and R. J. Thorn, in “Progress in Ceramic Science”, Vol. 1, Chap. 2, Ed. J. E. Burke (Pergamon Press, New York, 1961).
E. Ricci, A. Passerone and J. C. Joud, Surface Sci. 206 (1988), 533.
J. J. Brennan and J. A. Pask, J. Am. Cer. Soc. 51 (1968), 569.
L. Coudurier, J. Adorian, D. Pique and N. Eustathopoulos, Rev. Int. Hautes Temp. Refract. 21 (1984), 81.
V. Laurent, D. Chatain, C. Chatillon and N. Eusthopoulos, Acta Met 36 (1988), 1797.
O. Knacke, O. Kubaschewski and K. Hesselmann, “Thermo-chemical Properties of Inorganic Substances” Second Edition (Springer Verlag, Verlag Stahleisen m. b. H Dusseldorf, 1991).
C. Gelain, A. Cassuto and P. Le Goff, Oxidation of Metals 3 (1971), 139.
L. Goumiri and J. C. Joud, Acta Met. 30 (1982), 1397.
Y. Austin Chang and Ker-Chang Hsieh “ Phase Diagrams of Ternary Copper-Oxygen-Metal Systems” (ASM International, Metals Park, Ohio, 1989).
R. Colin, J. Drowart and G. Verhagen, Trans. Faraday Soc. 61, n. 511 Part 7 (1965), 1364.