钢液中Al2O3团簇夹杂物形成热力学的第一原理计算

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• 作者：王国承范晨光汪琦
• 会议时间：2013-08-01
• 关键词：钢液 ; 氧化铝夹杂物 ; 热力学 ; 纳米化控制
• 作者单位：王国承(辽宁科技大学材料与冶金学院,鞍山 114051;江西理工大学冶金与化学工程学院,赣州 341000)范晨光(江西理工大学冶金与化学工程学院,赣州 341000)汪琦(辽宁科技大学材料与冶金学院,鞍山 114051)
• 母体文献：第十七届(2013年)全国冶金反应工程学学术会议论文集
• 会议名称：第十七届(2013年)全国冶金反应工程学学术会议
• 会议地点：太原
• 主办单位：中国金属学会
• 语种：chi
• 分类号：TF7;TF1

摘要

基于团簇理论提出了钢液A1脱氧形成夹杂物是一个经过初生纳米(0~2nm)(Al2O3)n团簇中间体的过程.利用第一原理的密度泛函理论,通过Material studio软件优化获得了一系列能量最低的稳定团簇结构(Al2O3)n,n=1~10,15,30,计算得到(Al2O3)n的定压热容、焓、熵和Gibbs自由能函数随团簇结构参数n及温度的变化规律.结果表明:在炼钢温度范围内,形成(Al2O3)n的Gibbs能变化曲线高于形成A12O3晶体夹杂物的Gibbs能变化曲线,与(A12O3)n平衡的元素浓度积(c2[Al]·c3[o])高于与Al2O3晶体平衡的元素浓度积,即(Al2O3)n的热力学稳定性低于Al2O3晶体夹杂物.用所得热力学数据分析了A1脱氧初期产生的(Al2O3)n是导致钢液中氧过剩的原因,说明过剩氧是经典热力学计算所导致的一种偏差,同时,说明(Al2O3)n的存在是限制钢液洁净度提高的原因。