Abstrakti
Kehittyneet termodynaamiset tietokannat ja laskentaohjelmistot yhdessä CALPHAD-metodin kanssa mahdollistavat erilaisten ilmiöiden, kuten faasimuutosten ja kemiallisten reaktioiden, tarkastelun matemaattisesti termodynaamisen laskennan avulla. Tällaiset laskennat vaativat yhteinäisiä ja luotettavia termodynaamisia tietokantoja, kuten MTOX (metalli-sulfidi-oksidi-fluoridi) tietokanta, joka sisältää termodynaamisia ainearvoja systeemeistä, jotka liittyvät metallien valmistusprosesseihin. Näissä prosesseissa lyijyä pidetään usein epäpuhtautena, joka tulee prosessiin primäärisistä ja sekundäärisistä raaka-aineista. Lyijyn ja sen metalliseosten termodynamiikan syvällisempi tuntemus edesauttaa sulatus-, raffinointi- ja kuonanpuhdistusprosessien kehittämistä, joissa lyijy usein esiintyy komponenttina.
Tässä väitöskirjassa tutkittiin sulan lyijyn ja kiinteän metallifolion (Ni, Fe, Cu, Fe-Ni) keskinäistä liukoisuutta isotermisellä tasapainotustekniikalla. Kokeet toteutettiin kvartsiampullissa korkeissa lämpötiloissa. Näytteiden kemialliset koostumukset analysoitiin ICP-spektrometrillä ja EPMA:lla.
Systeemeistä tehtiin kirjallisuustutkimukset tavoitteena etsiä kaikki julkaistu kokeellinen tieto aina 1900-luvun alusta tähän päivään asti. Kirjallisuudesta löytynyt kokeellinen tieto analysoitiin kriittisesti ja valittu kokeellinen tieto käytettiin yhdessä omista kokeista saatujen tulosten kanssa systeemien liuosfaasien termodynaamisten parametriarvojen optimoimiseen CALPHAD-menetelmällä. Liuosfaasien kuvaamiseen käytettiin yksinkertaista korvausliuosmallia. Puhtaiden alkuaineiden ominaisuuksille käytettiin SGTE:n Unary-tietokantaa. Systeemit sovitettiin käyttäen MTDATA-laskentaohjelmistoa ja pienimmän neliösumman menetelmää.
Tässä työssä saatu kokeellinen tieto mahdollisti systeemien tarkempien termodynaamisten kuvausten määrittämisen. Erityisesti lyijyn liukoisuutta kiinteään metalliin monotektistä matalemmissa lämpötiloissa ei ole mitattu näin suurella tarkkuudella aikaisemmin. Kyseisten metallien liukoisuudet sulaan metalliin ovat suhteellisen hyvin tunnettuja ja tässä työssä saadut tulokset ovat yhdenmukaisia kirjallisuudessa ilmoitettujen tulosten kanssa.
Systeemien Ni-Pb, Fe-Pb, Cu-Pb ja Fe-Ni-Pb termodynaamisia kuvauksia on parannettu/luotu. Yhdenmukaisuus laskettujen faasitasapainojen ja kriittisesti valittujen kokeellisten pisteiden välillä on hyvä. Työssä saatuja sovituksia voidaan käyttää yhdessä MTOX-tietokannan kanssa laskettaessa monikomponenttisysteemien termodynaamisia ominaisuuksia ja faasitasapainoja, sekä ratkaista materiaalitekniikkaan ja metallurgiaan liittyviä ongelmia.
Julkaisun otsikon käännös | Termodynaamisen lyijyseostietokannan kehittäminen |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-5401-8 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-5402-5 |
Tila | Julkaistu - 2013 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- termodynamiikka
- CALPHAD
- tasapainotuskoe
- liukoisuus
- MTOX
- tietokanta
- lyijy