稀土在鎂合金溶液中作用的熱力學分析.pdf

《稀土在鎂合金溶液中作用的熱力學分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第13卷第2期中國稀土學報1995年6月稀土在鎂合金溶液中作`用的熱力學分析羅治`’平張少卿湯亞力宋德玉,(北京航空材料研究所北京200095)本文對多種稀土元素在鎂合金溶液中的作用進行了熱力學分析,并討論了稀土在溶液中的去氧和除氫機制。計算結(jié)果表明,稀土與鎂溶液中的氧化物夾雜發(fā)生交互作用,產(chǎn)生稀土氧化物而除去氧化物夾雜;通過與溶液中的氫發(fā)生交互作用,產(chǎn)生稀土氫化物與氧化物而達到了溶液除氫;但與主要成2。分為Mg1C的熔劑發(fā)生交互作用則降低了溶液中的稀土含量:,,,關(guān)鍵詞鎂合金稀土熱力學化學反應(yīng),`,R〔〕實踐

2、表明稀土()E不僅對鎂合金力學性能具有明顯的強化作用對鎂合金鑄造性能也有著良好的影響川。本文就稀土在鎂合金溶液中的作用進行了熱力學分析。1稀土與氧化物夾雜的作用,。,:在鎂溶液中氧化物夾雜為Mgo考慮到稀土加入鎂溶液中發(fā)生如下反應(yīng)過程:了`、了`d、尹2.Mgo(s)=Mg(l)+l/20(s)乙9且:Z32RE+3/20=REORE=[RE〕(3),:因此下述反應(yīng)的自由能變化為EZ3g3Mso+2[RE]一Ro+3M(1)(4)八G寫一3么GZ+么G;+Gg,,:(3)式中以純固態(tài)為標準態(tài)其溶解自由能為么·A

3、T么Gg一HF一S尸,、。式中△H夕研分別為稀土元素的溶解熱與溶解嫡一:文獻「3]給出了MgY系如下反應(yīng),刀Mg(s)+言Y(s)=MgY聾(s)(5),:八裂的自由能變化為從而推算出下反應(yīng)式的自由能變化,刀Mg(l)+言Y(s)=MgY`(s)(6).,八GgAG刀八G聶。,一言AG,一g一攀,,么f、Afg、。,一式中耘哪分別為MY的熔化自由能我們按照文獻[4]給出的方法對MgY系,,溶液在T一1873K下的活度進行了計算并利用規(guī)則溶液模型換算為T一1033K溫度下,航空科學基金資助項目。鄭州工學院中國稀土

4、學報13卷.。g一T。,的活度值MY系稀溶液中在一1033K時亨利定律常數(shù)K一014在實際狀態(tài)下假定不同的稀土元素與憶具有相同的活度系數(shù),并且服從亨利定律,當稀土元素含量為0.3at%,E.,.奴一04;g9。,:時00而溶劑鎂則服從拉烏爾定律、一097相應(yīng)地自由能的變化為。a.八G八GIn:aEAG13002=寫+咫(備/蕊)=寫+T,,。989:,式中T為溫度根據(jù)實際情況取?一1033K利用各化合物的生成熱、側(cè)及標準嫡裂。,。,go計算結(jié)果見表1有關(guān)數(shù)據(jù)取自文獻[56]可見稀土與溶液中的M具有較強的交互作,

5、。用反應(yīng)的結(jié)果除去氧化物夾雜’表l稀土與氧化物夾雜反應(yīng)的自由能變化(J/mol)人`日(,)表達式AG分(T)表達式八G習入G月一.Nd.103974+3TlgT一42472T一533369一3990552258+3TlgT一48585了一490284一355970..1湯14182+3TlgT一45207T一443466一309152Ff一2364+3Tlg少一47815T一508229一373915.Ce一7742+3T18T一47970T一493931一359617爺T一1033K2稀土與溶液中氫的作用,

6、,根據(jù)氫在鎂溶液中的固溶度數(shù)據(jù)川由isveerst定律用回歸方法得出.`/20882expN/P=0(一4987/T)(7),.。1尸5,式中N為摩爾濃度以N一及一101漢10aP為標準狀態(tài)得出氫在鎂溶液中的標準:溶解自由能為.八講-一石孕InK一41462+2019T,2因此容易得出H0(g)與鎂溶液發(fā)生如下反應(yīng)的標準自由能變化HZso(g)+Mg(l)=Mgo()+2[H](8)八G昌=一278782一TlgT+98.34T,,,,當T一1033K時入哪一一180310)/mof可見在標準狀態(tài)下反應(yīng)(8)可

7、以自發(fā)進行具有較強的反應(yīng)驅(qū)動力。,Z.,·7),H01火105a一`ol。,,H:。由(式當一1p時N一706X10m在實際狀態(tài)下取一3X3,a.,.,10a。一月aM:P=刃=706X10=0997入GS入GJ一息+刀in..一`’..=一180310+8314又1033In[(706又10)/(00297又0997)])o=一274715/ml,。,、可見在實際情況下(8)式反應(yīng)仍可以自發(fā)進行溶解于溶液中的氫是鑄件產(chǎn)生氣孔針孔及疏松等鑄造缺陷的原因。.J當稀土加入溶液后RE與[H]反應(yīng)生成RIEEHZ[RE

8、〕+2[H]=R2期羅治平等稀土在鎂合金溶液中作用的熱力學分析,:同時[RE〕與Mgo發(fā)生如下反應(yīng)Z32[RE〕+3Mgo=REo+3Ms(l)(8)式綜合即為:與ZZZ33Ho(s)+5[RE]=3REH+REo(9),八9。。,E在標準狀態(tài)下該反應(yīng)的么哪可從各化合物的生成熱川求出在實際狀態(tài)下取aR一.,aM.,,00004。99。2。,a:一07并取,一3X10p則自由能的變化為。