Mass spectrométrie determination of activity coefficients of dilute aluminium and calcium in liquid silicon and ferrosilicon alloys

¹ Pechiney Electrométallurgie, usine de Laudun, L'Ardoise, BP 2, 30290 Laudun, France.
² Laboratoire de thermodynamique et physico-chimie métallurgiques, UMR 5614 CNRS/UJF/INPG, ENSEEG, Domaine universitaire, BP 75, 38402 Saint-Martin-d'Hères cedex, France.

Abstract

The vaporisation of liquid Fe-Si-Al-Ca alloys was studied with a Knudsen-cell mass spectrometric technique. A single graphite effusion cell was used and silicon was chosen as thermodynamic reference. In the studied ranges of temperature [1523-1923K] and composition (wt%Fe 0-55: wt%Al 0-0.5: wt%Ca 0- 0,5), activities of Al and Ca were derived from measured Al⁺ Ca⁺ Si⁺ ionic intensities and from Si activity in the melt. The results in tenus of activity coefficients at infinite dilution are : [math] and [math] in liquid Si and [math] and [math] si in liquid Fe-Si alloys at 1723K (T: °K, X_Si : Si molar fraction). A good agreement is found with previous results derived from metal/slag equilibria.

Résumé

L'évaporation d'alliages Fe-Si-Al-Ca fut étudiée par une technique d effusion de Knudsen couplée à la spectrométrie de masse. Une cellule simple en graphite fut utilisée, le silicium constituant une référence thennodynamique. Dans les domaines de température [1523-1923K] et de composition (wt%Fe 0-55; wt%Al 0- 0,5; wt%Ca 0-0,5) étudiés, les activités de Al et Ca furent déterminées à partir des intensités ioniques relatives à Al⁺ Ca⁺ Si⁺ et de l'activité de Si dans les alliages. Les résultats en tenne de coefficients d'activité à dilution infinie sont : [math] et [math] pour Si liquide et [math] et [math] à 1723K pour les alliages liquides Fe-Si (T: CK. Xsi, : fraction molaire de Si). Ces valeurs sont en accord avec des résultats antérieurs obtenus à partir d'équilibres métal/laitier.