Investigation into the cause of spontaneous emulsification of a free steel droplet : validation of the chemical exchange pathway

Small Fe-based droplets have been heated to a molten phase suspended within a slag medium to replicate a partial environment within the basic oxygen furnace (BOF). The confocal scanning laser microscope (CSLM) has been used as a heating platform to interrogate the effect of impurities and their transfer across the metal/slag interface, on the emulsification of the droplet into the slag medium. The samples were then examined through X-ray computer tomography (XCT) giving the mapping of emulsion dispersion in 3D space, calculating the changing of interfacial area between the two materials, and changes of material volume due to material transfer between metal and slag. Null experiments to rule out thermal gradients being the cause of emulsification have been conducted as well as replication of the previously reported study by Assis et al.[1] which has given insights into the mechanism of emulsification. Finally chemical analysis was conducted to discover the transfer of oxygen to be the cause of emulsification, leading to a new study of a system with undergoing oxygen equilibration

Sur quelques difficultés conceptuelles relatives à la tension superficielle des solides. une manière de les contourner lors d’un mouillage siège de réaction-diffusion

On décrit brièvement les concepts de « plasticité » et d’« élasticité » relatifs aux travaux mécaniques des interfaces solides. Par un choix de variables d’état, on montre que, pour un système homogène et isotrope soumis à une dilatation superficielle isotrope, l’équation de Gibbs prend une forme analogue à celle correspondante aux fluides. La force par unité de longueur dont le travail superficiel comporte les contributions « plastique » et « élastique » se substitue à la force de tension superficielle usuelle (« plastique »). Cette expression est en contradiction avec l’équation de Shuttleworth. Le potentiel chimique de surface figurant dans la relation de Gibbs demeure une notion complexe pour les solides. On peut éviter cet écueil dans le cas d’une réaction hétérogène à la surface d’un solide en présence d’une couche de diffusion liquide. Pour ce faire, on doit se placer à l’équilibre mécanique et thermique, à l’état stationnaire et chimiquement près de l’équilibre

La couche interfaciale traitée comme une collection de plans moléculaires

Ce travail établit la thermodynamique des couches interraciales, en utilisant un modèle de plans moléculaires équidistants où la densité moléculaire par unité de surface de chaque constituant est fonction du niveau du plan. Moyennant une hypothèse simple sur l'effet des interactions moléculaires, il est possible de résoudre le problème, de calculer la tension superficielle pour une distribution donnée de la matière, sans que cette distribution soit celle qu'impliquerait l'équilibre de diffusion.L'effet de l'hétérogénéité sur les potentiels chimiques en chaque point de la couche fera l'objet de la seconde partie de ce travail

La couche interfaciale traitée comme une collection de plans moléculaires

Continuant l'étude thermodynamique du modèle des plans moléculaires, développée dans la première partie, les auteurs calculent pour chaque constituant, en chaque niveau de la couche, le potentiel chimique d'excès qui est la différence entre le potentiel chimique vrai et ce qu'il serait si le système avait partout la composition qui règne à ce niveau.L'emploi de fonctions continues, unissant pour chaque constituant, les valeurs discrètes des densités moléculaires, donne aux équations des formes utilisables pour le calcul de la tension superficielle.Dans le cas du corps pur, les équations sont fort semblables à celles trouvées par van der Waals, en dépit de la différence des lois d'interactions moléculaires utilisées dans les deux méthodes. La distribution de la matière dans le cas de la tension superficielle dynamique pure des mélanges est analogue à celle d'un corps pur.A l'équilibre, le modèle du plan moléculaire est compatible avec la formule de Gibbs, tandis qu'en dehors de l'équilibre, la variation de la tension superficielle obéit aux prévisions de la théorie générale de la couche feuilletée

Mechanical and electrochemical effects on surface convection and on emulsification new criteria

Theoretical and experimental studies of surface instability for charged and polarized interfaces between two immiscible liquids are reviewed. A linear analysis of stability shows the role of mechanical and electrochemical para meters for the onset of interfacial convection. Three cases are studied: 1) For the restored Boltzman distribution in bulk phases, the stability is only governed by the interfacial tension through the composition between mechano-chemicaland electrical contributions to the surface free energy; 2) for the non-restored Boltzman distribution, the stability is also governed by the discontinuity of mechanical quantities (density-viscosity) associated with the discontinuity of electrochemical and electrical quantities (dielectric constant-solute concentration-diffusion coefficient, potential drop); and 3) for concentrated charged and dipolar monolayers, the convection criteria of stability are directly related to the discontinuity of mechanical quantities (density-viscosity) associated with the discontinuity of electrochemical quantities (dielectric constant). Additional experiments on emilsification and demulsification were performed in order to verify this last theoretical prediction. © 1984.link_to_subscribed_fulltex

Sur la force d’adhésion entre un oxyde et un substrat métallique : conséquences dans le déroulement de l’oxydation

Le travail porte d’une manière générale sur les morphologies observées lors de l’oxydation des métaux IV et VA et permet de comparer les résultats obtenus pour Ti, Nb, et Zr. Une analyse est développée dans le cas particulier du zirconium à partir des résultats cinétiques (ex : break-away) et morphologiques (effets de bords et ruptures aux arêtes) obtenus lors de l’oxydation de plaques de zirconium de dimensions finies. Ces ruptures et décollements de la couche d’oxyde aux arêtes sont analysées en généralisant la théorie d’Obreimov-Landau à partir des concepts d’adhésion et d’énergie de surface de solides. Elle permet de comparer l’énergie élastique accumulée dans l’oxyde au travail d’arrachement de la couche d’oxyde de son substrat métallique