Układ Zn-Ni-W - Elektrolityczne stopy cynku

Wykresy fazowe wybranych układów Zn-Me oraz Zn-Me1-Me2
2. Układ Zn-Ni-W
Wynik analizy krytycznej układu W-Zn przedstawili w swej przeglądowej pracy Okamoto i Massalski [93Oka]. W układzie tym nie stwierdzono występowania faz międzymetalicznych, co potwierdzają między innymi badania Köstera i Schmida [55Kos] wzajemnej rozpuszczalności proszku W i ciekłego cynku.
Na podstawie danych topologii układu W-Zn [93Oka] wykonano w obecnej pracy wstępną optymalizację tego układu (Rys. 11), a uzyskane parametry modelowe wykorzystano do
obliczeń układów fazowych stabilnych i metastabilnych układu Ni-W-Zn. Na podstawie znanych w literaturze danych dla pozostałych układów binarnych Ni-Zn [02Su] i Ni-W [04Sgt]
oraz braku informacji o fazach trójskładnikowych obliczono przy zastosowaniu metody Calphad przekrój izotermiczny układu Ni-W-Zn dla temperatury 500 0C (Rys. 12), którego powiększoną bogatą w cynk część pokazano na Rys. 13.
Na podstawie tych wykresów można stwierdzić, że w temperaturze 500 0C praktycznie
czysty cynk jest w równowadze z praktycznie czystym niklem. Ponadto występuje też duży
zakres równowagi trójfazowej L+(Ni)+NiZn_γ.
Należy podkreślić, że w układach Mo-Ni-Zn i Ni-W-Zn nie ma danych o występowaniu
2500
LIQUID
T, 0C
2000
1500
(W)+LIQUID
1000
500
(W)+(Zn)
0
90
92
94
96
Zn atZn
%at %
98
100
Zn
Rys. 11. Układ W-Zn obliczony na podstawie parametrów modelowych wyznaczonych
w obecnej pracy.
o
Rys. 12. Wykres fazowy układu Ni-W-Zn obliczony w obecnej pracy dla temperatury 500 C.
Rys. 13. Bogata w cynk część układu fazowego Ni-W-Zn obliczona dla temperatury 500 0C.
20
17.3
25 0C
16
13.9
12
(W)+NiZn_γ+NiZn_δ
6.9
Ni
a t.
%
10.4
(W)+NiZn_γ
3.5
8
(W)+(Zn)+NiZn_δ
4
(Zn)
0
0.0
80
80
84
84
88
88
92
92
96
96
Zn%at. %
Zn at.
100
100
Zn
Rys. 14. Bogata w cynk część układu fazowego Ni-W-Zn obliczona dla temperatury 25 0C.
20
17.3
200 0C
13.9
3.5
0
0.0
80
80
Ni
a
6.9
12
t. %
10.4
16
(W)+NiZn_γ
(W)+NiZn_γ+NiZn_δ
8
(W)+(Zn)+NiZn_δ
4
(Zn)
84
84
88
88
92
92
Zn at.%
Zn at.%
96
96
100
100
Zn
Rys. 15. Bogata w cynk część układu fazowego Ni-W-Zn obliczona dla temperatury 200 0C.
w części bogatej w cynk roztworów stałych analogicznie jak dla układu Fe-Ni-Zn.
Wykresy fazowe Ni-W-Zn obliczone dla temperatury w zakresie 25-200 0C (Rys. 14-15)
pokazują, że w bogatej w cynk części wykresu fazowego w tym zakresie nie zachodzą żadne
istotne zmiany.
W części tej praktycznie czysty cynk i wolfram są w równowadze z fazą NiZn_δ. Także i
tu zjawiska zależne od procesów dyfuzyjnych prowadzące do równoważenia termodynamicznego faz będą stosunkowo bardzo wolne.
Literatura:
48Red -
O.Redlich, A.T.Kister, Ind.Eng.Chem., Algebraic representation of thermodynamic properties and
classification of solutions, 40, 345-348 (1948)
55Kos - W.Köster, H.Schmid, Z.Metallkde., 46, 462 (1955)
61Mar - A.E.Martin, J.B.Knighton, H.M.Feder, J.Chem.Engeen.Data, 6, 596 (1961)
69Heu - T.Heumann, H-W.Schleicher, H.Venker, Legierungsbildung zwischen niedrig- und höchstschmelzenden metallen durch Reduction flüchtiger Metallhalogenide und Klärung des Aufbaus der nach
diesem Verfahren erhalten Molybdän-Zink-Legierungen, Z.Metallkd., 60(5), 438-441 (1969)
75Mug M.Muggianu, M.Gambino, J-P.Bros, J.Chim.Phys., 72(1), 83 (1975)
78Hil – M.Hillert, M.Jarl, A Model for Alloying Effects of Ferromagnetic Metals, CALPHAD, 2, 227–238
(1978)
88Gui - A.F.Guillermet: Thermodynamic Properties of the Fe-Co-Ni-C System, Z. Metallkde., 79, 524-536
(1988)
91Din A.T.Dinsdale, SGTE Data for Pure Elements, CALPHAD, 15, 317-425 (1991)
92Ond B.Onderka, CALPHAD, 16(3), 277–279 (1992)
93Oka - H.Okamoto: Phase Diagrams of Binary Iron Alloys, ASM Int., Materials Park, Ohio, (1993)
01Su - X.Su, N-Y.Tang, J.M.Toguri: Thermodynamic evaluation of the Fe-Zn system, J. Alloys Comp., 325,
129-136 (2001).
02Su - X. Su, N.Y.Tang, J.M.Toguri: Thermodynamic Assessment of the Ni-Zn System, J. Phase Equilibria,
23(2), 140-148 (2002)
04Iso - I.Isomäki, M.Hämäläinen: Thermodynamic evaluation of the Co-Zn system, J. Alloys Comp., 375,
191-195 (2005)
04Mie - J.Miettinen: Thermodynamic description of the Cu-Mn-Zn system in the copper-rich corner, Calphad,
28, 313-320 (2004)
04Sgt - SGTE pure element database v.4, 2004
05Ham - M.Hämäläinen, I.Isomäki: Thermodynamic evaluation of the C-Co-Zn system, J. Alloys Comp., 392,
220-224 (2005)
06Che - X.-Q.Chen, R. Podloucky, Miedema’s model revisited: The parameter φ* for Ti, Zr, and Hf, CALPHAD, 30, 266–269 (2006)
07Luk - H.L.Lukas, S.G.Fries, B.Sundman, Computational Thermodynamics, The Calphad Method, Cambridge Univ.Press,. 2007, wyd.I.
08Hil - M.Hillert, Phase Equilibria, Phase Diagrams and Phase Transformations, Cambridge Univ.Press,.
2008, wyd.II.
Opracował: Bogusław Onderka (AGH)
www.stopy-cynku.pl, 2007-2009