Термодинамический анализ процессов взаимодействия в системе Cu–Zr–O, реализующихся в условиях существования медного расплава

Аннотация

Выполнено термодинамическое моделирование процессов взаимодействия циркония и кислорода, растворенных в жидкой меди. Установлено, что компоненты системы Cu2O–ZrO2 сопряжены с жидким металлическим расплавом в системе Cu–Zr–O. С использованием данных о температурах и теплотах плавления оксидов Cu2O и ZrO2, а также положений субрегулярных ионных растворов и совершенных ионных растворов определены координаты линии ликвидус диаграммы состояния системы Cu2O–ZrO2. Расчет активностей оксида меди и оксида циркония показал, что a(Cu2O) и a(ZrO2 ) в области существования оксидного расплава имеют отрицательное отклонение от закона Рауля. Для интервала температур 1100–1300 °С построена поверхность растворимости компонентов в металле (ПРКМ) системы Cu–Zr–O. В ходе моделирования установлена температурная зависимость параметра взаимодействия первого порядка по Вагнеру eOZr в медном расплаве. Определены составы металлического расплава, равновесного с чистыми твердыми оксидами Cu2O и ZrO2, а также составы металлического расплава, равновесного с оксидным расплавом. Также определены линии трехфазных равновесий («жидкий металл – оксидный расплав – твердый оксид Cu2O»; «жидкий металл – оксидный расплав – твердый оксид ZrO2»; «жидкий металл – твердый оксид Cu2O – твердый оксид ZrO2») и точка четырехфазного равновесия «жидкий металл – оксидный расплав – твердый оксид Cu2O – твердый оксид ZrO2». На ПРКМ нанесены изотермы растворимости кислорода в жидкой меди и определен максимум раскислительной способности циркония. Установлена высокая раскислительная способность циркония в расплавах на основе меди.