Параметры взаимодействия

Для металлических расплавов, которые по своей сути являются растворами, характерно сложное физико-химическое взаимодействие между частицами, из которых они состоят. Надёжность термодинамического описания металлургических систем определяется степенью разработки той или иной термодинамической теории. При этом в зависимости от характера принятых тех или иных допущений статистические теории делятся на строгие теории (например, квантово-механические); построенные на численном эксперименте теории; модельные теории.

Последние получили достаточно широкое распространение – это теория совершенных растворов, теория идеальных разбавленных растворов, теория регулярных растворов и другие. Одна из причин введения таких теорий – отсутствие общей термодинамической модели растворов.

При описании термодинамических свойств металлических расплавов из используемых моделей наиболее часто используется метод параметров взаимодействия.

Данный метод используется для учета влияния всех компонентов раствора на активность рассматриваемого компонента (например, компонент А – растворитель, компоненты В, С и Д – добавленные примеси). Параметры взаимодействия определяются в результате разложения в ряд Тейлора избыточной свободной энергии для компонента В около точки, отвечающей чистому растворителю:

(5.1)

Первые производные по мольным долям элементов примесей называют молярными параметрами взаимодействия первого порядка , вторые – второго порядка и далее – перекрестные параметры взаимодействия .

С учетом этого выражение (5.1) для растворов с невысокими значениями растворенных компонентов (В, С, Д, …) можно записать в виде

.

Или для i-го компонента

. (5.2)

Для многокомпонентных растворов за стандартное состояние вещества обычно принимают 1%-ный разбавленный раствор. В этом случае вместо (5.2) записывают

или в общем виде (5.3)

здесь