Конференції
  1. Головна
  2. Структура
  3. Фізико-хімія і технології наноструктурних і функціональних матеріалів
  4. Публікація

Термодинамічні властивості і фазові рівноваги в сплавах системи Al—Се

Н.В.Подопригора 1,
 
М.С.Кобилінська 2,
 
В.Г.Кудін 2,
 
Л.О.Романова 1,
 
В.С.Судавцова 1*
 

1 Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , Київ
2 Київський національний університет ім. Т. Шевченка, Київ
sud.materials@ukr.net

Usp. materialozn. 2024, 8/9:112-126
https://doi.org/10.15407/materials2024.08-09.011

Анотація

Методом ізопериболічної калориметрії визначено і уточнено термохімічні властивості розплавів системи Al—Се за температур (1380—1490) ± 3 К в області складів 0 < xAl < 0,38. Встановлено, що мінімальне значення ентальпії змішування цих розплавів складає −40,9 ± 4,1 кДж/моль і припадає на розплав з xAl = 0,67, а =−83,3 ± 4,8 кДж/моль, = −200 ± 26,0 кДж/моль. Використовуючи власні і літературні термохімічні дані для розплавів і проміжних фаз системи Al—Се, а також її діаграму стану за моделлю ідеального асоційованого розчину розраховано і оптимізовано всі термодинамічні властивості розплавів, асоціатів у розплавах і інтерметалідів. Встановлено, що розраховані активності компонентів у розплавах цієї системи проявляють великі від'ємні відхилення від ідеальних розчинів. що корелює із їх термохімічними властивостями. Максимальна мольна частка асоціатів СеAl2, СеAl досягає значення 0,4 і 0,24, а трьох інших (Се2Al, СеAl3, СеAl5) — 0,16, 0,08 і 0,11 відповідно. Мінімальні значення енергій Гіббса і ентропій утворення розплавів дорівнюють –28,2 кДж/моль і –7,6 Дж/моль·К припадає на розплав з хСе = 0,4. За моделлю ІАР також обчислено температурно-концентраційні залежності енергій Гіббса, ентальпій і ентропій утворення розплавів і температурні для інтерметалідів, а із них —криву ліквідуса діаграми стану цієї системи. В результаті одержано повну інформацію про термодинамічні властивості всіх фаз і криву ліквідуса діаграми стану системи Al—Се, яка узгоджується із встановленою методами ФХА. Для підтвердження достовірності отриманих даних та пошуку загальних закономірностей термодинамічних характеристик сплавоутворення системи Al—Се її розглянуто як член ряду систем Al—Ln (Ln — лантаноїд). Для цього проаналізовано ентальпії утворення і Тпл. інтерметалідів LnAl2, а також мінімальні значення термохімічних властивостей розплавів, відносних різниць мольних радіусів і різниць електронегативностей компонентів систем Al—Ln і побудовано їх залежності від порядкового номера лантаноїду. Показано, що всі залежності, крім різниць електронегативностей компонентів, симбатні між собою. Це свідчить про те, що термодинамічні властивості сполук і розплавів систем Al—Ln обумовлені розмірним фактором.


Завантажити повний текст

АКТИВНОСТІ, АЛЮМІНІЙ, ЕНТАЛЬПІЇ ЗМІШУВАННЯ, ІНТЕРМЕТАЛІДИ, МЕТОД КАЛОРИМЕТРІЇ, МОДЕЛЬ ІДЕАЛЬНОГО АСОЦІЙОВАНОГО РОЗЧИНУ, РОЗПЛАВИ, ТЕРМОДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ, ФАЗОВІ РІВНОВАГИ, ЦЕРІЙ

Посилання

1. Noh S.-J., Jung T.-K., Kim M.-S. Fabrication and property of amorphous/nano crystalline Al84Ni10Ce6 bulk alloy by a powder forging. Mater. Sci. Forum. 2005. Vol. 475—479. P. 3493—3496.

2. Jin L., Kang Y.-B., Chartrand P., Fuerst C.D. Thermodynamic evaluation and optimization of Al—La, Al—Ce, Al—Pr, Al—Nd and Al—Sm systems using the Modified Quasichemical Model for liquids. CALPHAD. 2011. Vol. 35. P. 30—41.

3. Есин Ю.О., Рысс Г.М., Гельд П.В. Энтальпии образования жидких сплавов церия с алюминием. Журн. физ. химии. 1979. Т. 53, № 9. С. 2380—2381.

4. Иванов М.И., Березуцкий В.В., Шевченко М.А., Кудин В.Г., Судавцова В.С. Термодинамические свойства сплавов двойных систем Al—Ce и Ce—Fe. Порошковая металлургия. 2015. № 1—2. С. 99—114. https://doi.org/10.1007/s11106-015-9683-x)

5. Sommer F., KeIta M. Determination of the enthalpies of formation of intermetallic compounds of aluminum with cerium, erbium and gadolinium. J. Less-Com. Met. 1987. Vol. 136. P. 95—99.

6. Лебедев В.А., Кобер В.И., Ямщиков Л.Ф. Термохимия сплавов редкоземельных и актиноидных элементов: (Cправ. изд.). Челябинск: Металлургия, Челяб. отд., 1989. 336 c.

7. Лебедев В.А. Избирательность жидкометаллических электродов в расплавленных галогенидах. Челябинск: Металлургия, 1993. 232 с.

8. Шевченко В.Г., Кононенко В.И., Сухман А.Л. Термодинамические свойства сплавов системы Al—Ce. Журн. физ. химии. 1979. Т. 53, № 5. С. 1351.

9. Dinsdale A.T. SGTE data for pure elements. CALPHAD. 1991. Vol. 15, No. 4. P. 319—427.

10. Судавцова В.С., Шевченко М.О., Іванов М.І., Кудін В.Г. Термодинамічні властивості сплавів подвійних і потрійних систем, утворених алюмінієм, перехідними та рідкісноземельними металами. Київ: Наук. думка, 2021. 200 с.

11. Buschow K.H.J., van Vucht J.H.N. Die binaren system cer–aluminum and praseodim– aluminum. Z. Metallkunde. 1966. Bd. 57. S. 162—166.

12. Saccone A., Cardinale A., Delfino S., Ferro R. Phase equilibria in the rare earth metals(R)- rich regions of the R—Al systems (R = La, Ce, Pr, Nd). Z. Metallkunde. 1996. Vol. 87. P. 82—87.

13. Gao C.M., Ünlü N., Shiflet G.J. Reassessment of Al—Ce and Al—Nd binary systems supported by critical experiments and first-principles energy calculations. Metallurgical and Materials Transactions A. Dec. 2005. Vol. 36. P. 3269—3279.

14. Кобер В.И., Лебедев В.А., Ничков И.Ф. Термодинамические свойства богатых алюминием сплавов. Изв. АН СССР. Металлы. 1973. № 2. С. 217—220.

15. Colinet C. The thermodynamic properties of rare earth metallic systems. J. All. Comp. 1995. Vol. 225. P. 409—422.

16. Meschel S.V., Kleppa O.J. Thermochemistry of alloys transition metals and lantanide melts with some IIIB and IVB elements in the periodic table. J. All. Comp. 2001. Vol. 321, Nо. 1. P. 183—200.

17. Пирсон У. Кристаллохимия и физика металлов и сплавов. Ч. 1. М.: Мир, 1977. 419 c.

Публікації