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

Термодинамічні властивості розплавів системи Се—Ti

В.Г. Кудін 1,
 
М.С. Кобилінська 1,
 
Л.О.Романова 2,
 
М.О. Шевченко 3,
 
В.С.Судавцова 2*
 

1 Київський національний університет ім. Т. Шевченка, Київ
2 Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , Київ
3 The University of Queensland, Brisbane, Australia
sud.materials@ukr.net

Usp. materialozn. 2025, 10/11:73-83
https://doi.org/10.15407/materials2025.10-11.073

Анотація

Методом ізопериболічної калориметрії вперше визначено парціальні ентальпії розчинення Ті, із яких розраховано аналогічні параметри для змішування. Ці дані проекстрапольовано на весь інтервал складів, із яких розраховано всі термохімічні властивості розплавів системи Се—Ti при температурі 1800 ± 2 К в інтервалі складів 0 < хTi < 0,5. Встановлено, що мінімальне значення ентальпії змішування цих розплавів складає 9,2 ± 1 кДж/моль і припадає на розплав з xTi = 0,5, а  = 30 ± 2 кДж/моль. Це узгоджується в межах експериментальної похибки із даними, розрахованими методом CALPHAD, і координатами лінії ліквідуса діаграми стану системи Ce—Ti, яка вказує на розшарування в цій системі в середній області складів. Для підтвердження достовірності отриманих даних та пошуку загальних закономірностей термодинамічних характеристик сплавоутворення системи Ce—Ti її розглянуто як член ряду систем Ce—3d-метал. Для цього були побудовані  залежності   розплавів, а також різниць молярних об'ємів і електронегативностей компонентів систем Ce—3d-метал від порядкового номера 3d-металу.   Показано, що залежність від порядкового номера 3d-металу є немонотонною з двома екстремумами. Так, розплави систем від Ce—Ti до Ce—Mn утворюються з поглинанням теплоти, а розплави систем з Ce—Fe до Ce—Cu — з виділенням. Це можна пояснити різницею електронегативностей компонентів розглянутих систем, яка найбільша для систем від Ce—Fe до Ce—Cu. Причому з найбільшим виділенням теплоти утворюються розплави системи Ce—Ni. Це може бути обумовлено електрохімічним фактором і заповненістю 3d-орбіталей Ni. Ці фактори найбільш сприятливі саме для розплавів системи Ce—Ni. Встановлено, що для компонентів цієї системи є характерною найбільша різниця електронегативностей і майже заповнені 3d-орбіталі Ni, на які переходять валентні електрони Ce, роблячи її стабільною. Для розплавів системи Ce—Sc прогнозовано невеликі екзотермічні ентальпії змішування, тому що її компоненти мають невелику різницю мольних об'ємів і електронегативностей. Це корелює з фазовою діаграмою стану системи Ce—Sc, компоненти якої утворюють неперервні ряди твердих розчинів і мають евтектоїд при 680 °С і хTi = 0,45.


Завантажити повний текст

3D-МЕТАЛИ, CE, TI, МЕТОД КАЛОРИМЕТРІЇ, РОЗПЛАВИ, ТЕРМОДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Посилання

1. Hu, B., Wang, J., Wang, C., Du, Y., Zhu, J. B. (2016). CALPHAD-Type thermodynamic assessment of the Ti—Mo—Cr—V quaternary system. CALPHAD, Vol. 55, pp. 103—112.

2. Xiong, W., Du, Y., Lu, X. G., Schuster, J. C. and Chen, H. L. (2007). Reassessment of the Ce—Ni binary system supported by key experiments and ab initio calculations. Intermetallics, Vol. 15 (11), pp. 1401—1408.

3. Yang, Y. F., Luo, S. D., Schaffer, G. B. and Qian, M. (2013). Impurity scavenging, vicrostructural refinement and mechanical properties of powder metallurgy titanium and titanium alloys by a small addition of cerium silicide. Mater. Sci. Eng. A, Vol. 573 (20), pp. 166—174.

4. Goll, D. and Kronmu¨ller, H. (2000). High-performance permanent magnets. Naturwiss, Vol. 87 (10), pp. 423—438.

5. Судавцова В.С., Шевченко М.О., Кудін В.Г. Термодинамічні властивості розплавів систем титан—лантаноїд. Современные проблемы физического материаловедения. 2016. Вып. 25. C. 144—156. 

6. Hu, B., Wang, J., Du, Y., Zhu, J. B. (2017). Thermodynamic assessment of the Ti—RE (RE = Ce, Er, Tm, Y) binary systems. J. of Phase Equilibria and Diffusion. https://doi.org/10.1007/s11669-017-0605-0

7. Masalsky, T. B. (ed). (1990). Binary Alloy Phase Diagrams. 2nd edn. Metals Park, OH: ASM International.

8. Судавцова В.С., Шевченко М.О., Іванов М.І., Кудін В.Г., Подопригора Н.В. Термодинамічні властивості та фазові рівноваги в сплавах системи Nd—Ni. Порошкова металургія. 2019. № 9/10. C. 107—118.  

9. Dinsdale, A. T. (1991). SGTE data for pure elements. CALPHAD, Vol. 15, No. 4, pp. 319—427. https://doi.org/10.1016/0364-5916(91)90030-N

10. Іванов М.І., Усенко Н.І., Березуцький В.В., Котова Н.В. Термодинаміка бінарних розплавів лантаноїдів із перехідними металами (монографія). ВПЦ КУ, 2012. 87 с. 

Публікації