Регистрация / Вход
Прислать материал

Изучение взаимодействия оксида ниобия с хлоридно-фторидными расплавами щелочных металлов с целью получения лигатур Al-Nb

ФИО
Новиков Дмитрий Алексеевич
Электронная почта
3e971baf75db4cploxoxorowo@gmail.com
Номинация
Металлургия
Институт
Институт экотехнологий и инжиниринга (ЭкоТех)
Кафедра
Кафедра цветных металлов и золота (ЦМЗ)
ФИО научного руководителя
д.т.н., профессор Москвитин В.И.
Академическая группа
МЦМ-12-1
Наименование тезиса
Изучение взаимодействия оксида ниобия с хлоридно-фторидными расплавами щелочных металлов с целью получения лигатур Al-Nb
Тезис

В литейном производстве для упрочнения некоторых алюминиевых сплавов в качестве легирующего компонента применяется ниобий. Ниобий в эти сплавы вводится в виде лигатуры.

В промышленности часто лигатуры получают алюминотермическим восстановлением легирующего элемента из его соединений, растворенных в хлоридно-фторидных системах  щелочных металлов. Одним из наиболее распространенных ниобийсодержащих соединений является Nb2O5.Изучена растворимость оксида ниобия в расплаве NaF-AlF3 в зависимости от криолитового отношения (мольного отношения NaF/AlF3), результаты представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Растворимость Nb2O5 в системе NaF-AlF3. Т= 1050 0С.

Максимальная растворимость отмечается при К.О. равном 3 и составляет 2 %.

В работе была проведена термодинамическая оценка возможных реакций, проходящих между основными компонентами системы:

Nb2O5 + 10/3AlF3 = 2NbF5 + 5/3Al2O3;

Nb2O5 + 10NaF = 2NbF5 + 5Na2O;

Nb2O5 + 14NaF = 2Na2NbF7 + 5Na2О;

Nb2O5 + 4NaF + 10/3AlF3 = 2Na2NbF7 + 5/3Al2O3;

Nb2O5 + 4KF +10/3AlF3 = 2K2NbF7 + 5/3Al2O3;

Nb2O5 + 4NaF + 10/3AlF3 + 4KCl = 2K2NbF7 + 5/3Al2O3 + 4NaCl.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Результаты расчетов ΔGT0 выше написанных реакций при различных температурах приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Изменение энергии Гиббса возможных реакций взаимодействия оксида ниобия с компонентами солевого расплава.

реакции

8000С

8500С

9000С

9500С

10000С

ΔG0T,

кДж/моль

ΔG0T,

кДж/моль

ΔG0T,

кДж/моль

ΔG0T,

кДж/моль

ΔG0T,

кДж/моль

1

478,9

476,7

474,6

472,4

470,2

2

1901,1

1898,9

1896,8

1894,6

1892,4

3

1411,6

1385,5

1359,5

1333,4

1307,4

4

-10,6

-36,7

-62,7

-88,8

-114,8

5

-159,4

-207,3

-255,3

-303,3

-351,3

6

-45,2

-94,1

-143,1

-192,0

-241,0

 

Из таблицы 1 видно, что по реакциям 4, 5 и 6 возможно образование комплексных солей, содержащий ниобий, таких как Na2NbF7 и K2NbF7.

Научный руководитель – д.т.н., профессор Москвитин В.И.