KINETICS OF OXIDATION OF Ca–Ge SYSTEM MELTS BY AIR OXYGEN

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

With the introduction of complex alloys and metals – reoxidizers into liquid steel, their waste is observed, or more precisely, oxidation by the gas phase of the furnace. To select the optimal composition of complex deoxidizers, it is necessary to know the physicochemical laws of this process, which are little studied. To study the kinetics of oxidation of metal melts, the method of continuous sample weighing is used, which is usually used in the study of high-temperature corrosion of solid metals. The mechanism of interaction of liquid metals with oxygen is similar in nature to high-temperature gas corrosion of solid metals. In both cases, adsorption of gas molecules on the metal surface, nucleation, and then growth of an oxide film take place. In this work, the kinetics of oxidation of Ca-Ge melts with atmospheric oxygen was studied using thermogravimetry, IR spectroscopy, and X-ray phase analysis. It is shown that germanium additions up to 33.3 at % increase the resistance of melts to oxidation. An increase in temperature contributes to an increase in the rate of oxidation of melts of the Ca–Ge system. The process of oxidation of the investigated melts obeys the parabolic law. The true rate of oxidation is on the order of 10–4 kg · m–2 · s–1. The apparent activation energy of oxidation, depending on the composition of the alloys, is 39.8–526.7 kJ/mol. The products of melt oxidation are СaGe4О9 and GeО2. The mechanism of the influence of germanium on the kinetics of oxidation of Ca-Ge melts has been established. The CaGe4O9 oxide plays a dominant role in the formation of a protective oxide film.

About the authors

I. N. Ganiev

Institute of Chemistry named after V.I. Nikitin National Academy of Sciences of Tajikistan

Author for correspondence.
Email: ganievizatullo48@gmail.com
Tajikistan, Dushanbe

N. S. Olimov

Tajik State Pedagogical University named after S. Aini

Email: ganievizatullo48@gmail.com
Tajikistan, Dushanbe

B. B. Jabborov

Tajik State Pedagogical University named after S. Aini

Email: ganievizatullo48@gmail.com
Tajikistan, Dushanbe

M. Ch. Shirinov

Tajik State Pedagogical University named after S. Aini

Email: ganievizatullo48@gmail.com
Tajikistan, Dushanbe

References

  1. Lipinskikh B.M., Kiselev V.I. Ob okislenii zhidkikh metallov i splavov kislorodom iz gazovoy fazy [On oxidation of liquid metals and alloys by oxygen from the gas phase] // AN SSSR. Metally. 1974. № 5. P. 51–54. [In Russian].
  2. Vakhobov A.V., Ganiyev I.N. Diagrammy sostoyaniya dvoynykh sistem s uchastiyem bariya i strontsiya [State diagrams of binary systems with the participation of barium and strontium]. Dushanbe: Donish, 1992. [In Russian].
  3. Belousova N.V., Denisov V. M., Istomin S.A. Vzaimodeystviye zhidkikh metallov i splavov s kislorodom [Interaction of liquid metals and alloys with oxygen]. Yekaterinburg: UB RAS, 2004. [In Russian].
  4. Zokirov F.Sh., Ganiyev I.N., Berdiyev A.E., Sangov M.M. Kinetika okisleniya splava AK12M2, modifitsirovannogo bariyem, v tverdom sostoyanii [Kinetics of oxidation of the AK12M2 alloy modified by barium in the solid state] // Izv. Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy tekhnologicheskiy institut (tekhnicheskiy institut). 2020. 81. № 55. P. 28–33. [In Russian].
  5. Ganiyev I.N., Olimov N.S., Eshov B.B. Korroziya zhidkikh splavov sistemy Al–Si [Corrosion of liquid alloys of the Al–Si system] // Izv. AN Respubliki Tadzhikistan. Otd.-niye fiz.-mat., khim. i geolog. nauk. 1994. № 1. P. 41–47. [In Russian].
  6. Olimov N.S., Ganiyev I.N., Obidov Z.R., Shirinov M.CH. Okisleniye splavov sistemy Al–Ge, v zhidkom sostoyaniya [Oxidation of Al-Ge system alloys in liquid state]. Rasplavy. 2015. № 4. P. 1–8. [In Russian].
  7. Prakofieva V.K., Pavlova L.M. Phase diagram of the Ge-rich of the Ba–Ge system and characterisation of single-phase BaGe4 // J. Alloys Compds. 2014. № 599. P. 228–233.
  8. Ganiyev I.N., Taktashev A.S. Kinetika rastvoreniya ittriya v zhidkom alyuminii [Kinetics of dissolution of yttrium in liquid aluminum] // Rasplavy. 1990. № 4. P. 95–97. [In Russian].
  9. Ganiyev I.N., Dzhurayeva L.T. Okisleniye splavov sistemy alyuminiy-lantan [Oxidation of aluminum–lanthanum alloys] // Rasplavy. 1990. № 5. P. 86–90. [In Russian].
  10. Ganiyev I.N., Dzhurayeva L.T. Okisleniye splavov sistemy alyuminiy-ittriy [Oxidation of alloys of the aluminum–yttrium system] // Rasplavy. 1990. № 6. P. 87–90. [In Russian].
  11. Ganiyev I.N., Dzhurayeva L.T. Okisleniye splavov sistemy alyuminiy-tseriy [Oxidation of aluminum–cerium alloys] // Rasplavy. 1995. № 4. P. 35–40. [In Russian].
  12. Ganiyev I.N., Dzhurayeva L.T. Okisleniye splavov sistemy alyuminiy-neodim [Oxidation of aluminum–neodymium alloys] // Rasplavy. 1995. № 4. P. 41–46. [In Russian].
  13. Denisov V.M., Istomin S.L., Podkopayev O.Ya., Belousova Ya.V., Pastukhov E.A., Serebryakova JI.I., Kvasova G.O. Germaniy yego soyedineniya i splavy [Germanium, its compounds and alloys]. Yekaterinburg: UrO RAN. 2002. [In Russian].
  14. Bokiyev L.A., Ganiyev I.N., Khakimov A.Kh., Dzhayloyev Dzh.Kh., Yakubov U.Sh. Kinetika okisleniya alyuminiyevogo splava AZH5K10 s tseriyem [Kinetics of oxidation of the aluminum alloy AZh5K10 with cerium] // Vestnik tekhnologicheskogo universiteta (g. Kazan’). 2020. 23. № 8. P. 35–38. [In Russian].
  15. Ganiyev I.N., Dzhayloyev Dzh.Kh., Rashidov A.R., Yakubov U.Sh. Zuvadillozoda F.Z. Kinetika okisleniya splavov alyuminiya s nikelem, v tverdom sostoyanii [Kinetics of oxidation of alloys of aluminum with nickel, in solid state] // Vestnik Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet tekhnologii i dizayna. Ser. 1. Yestestvennyye i tekhnicheskiye nauki. 2020. № 1. P. 104–108. [In Russian].
  16. Davlatov O.Sh., Ganiyev I.N., Odinazoda Kh.O., Radzhabaliyev S.S. Kinetika okisleniya alyuminiyevogo splava AZH2.4M5.3MG1.1TS4KR3, legirovannogo olovom, v tverdom sostoyanii [Kinetics of oxidation of aluminum alloy AZh2.4M5.3Mg1.1Ts4Kr3, alloyed with tin, in solid state] // Izv. Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy tekhnologicheskiy institut (tekhnicheskiy institut). 2021. 82. № 56. P. 17–22. [In Russian].
  17. Dzhayloyev Dzh.Kh., Ganiyev I.N., Ganiyeva N.I., Yakubov U.Sh., Khakimov A.Kh. Kinetika okisleniya alyuminiyevogo splava AZH2.18, modifitsirovannogo strontsiyem [Kinetics of oxidation of the aluminum alloy AZh2.18 modified with strontium] // Vestnik Sibirskiy gosudarstvennyy industrial’nyy universitet. 2019. 40. № 4. P. 34–39. [In Russian].
  18. Nazarov Sh.A., Ganiyev I. N., Irene Calliari., Berdiyev A.E., Ganiyeva N.I. Kinetika okisleniya splava Al + 6% Li, modifitsirovannogo lantanom, v tverdom sostoyanii [Kinetics of solid state oxidation of Al + 6% Li alloy modified with lanthanum] // Metallу. 2018. № 1. P. 34–40. [In Russian].
  19. Nazarov Sh.A., Ganiyev I.N., Eshov B.B., Ganiyeva N.I. Kinetika okisleniya splava Al + 6% Li, modifitsirovannogo tseriyem [Kinetics of oxidation of the Al + 6% Li alloy modified with cerium] // Metallу. 2018. № 3. P. 33–38. [In Russian].
  20. Ganiyev I.N., Ganiyeva N.I., Eshova D.B. Osobennosti okisleniya alyuminiyevykh rasplavov s redkozemel’nymi metallami [Features of oxidation of aluminum melts with rare-earth metals] // Metallу 2018. № 3. P. 39–47. [In Russian].
  21. Benhafid R., Belgacem Bouzida A., Djaballah Y., Candan A., İyigör A., Uğur G. Thermodynamic Modeling of the Al-Ba and Ba-Ge Systems Supported by First-Principles Calculations // J. Phase Equilib. Diffus. 2019. № 40. P. 195–205.
  22. Lyavishev N.P., Bannykh O.A., Rokhlin L.L. i dr. Diagrammy sostoyaniya dvoynykh metallicheskikh system [Diagrams of the state of double metal systems]. M.: Mechanical engineering. 1996. [In Russian].
  23. Bol’shakov K.A., Sokolov Ye.B., Fedrov P.I., Chirkin A.G. Izucheniye diagrammy plavkosti sistemy kal’tsiy–germaniy metodom termicheskogo analiza [Study of the fusibility diagram of the calcium–germanium system by thermal analysis] // Izv. AN SSSR. Neorganicheskiye materialy. 1965. № 10. P. 1822–1825. [In Russian].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (269KB)
Indexing metadata
3.

Download (79KB)
Indexing metadata
4.

Download (55KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 И.Н. Ганиев, Н.С. Олимов, Б.Б. Джабборов, М.Ч. Ширинов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».