Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ
Выполнен анализ фазовых равновесий и термодинамических свойств сплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ. Исследованы термохимические свойства тройных систем Al—Ni—Y (La) методом изопериболической калориметрии. Эти свойства рассчитаны также из аналогичных данных для двойных граничных подсистем. Показано, что...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Современные проблемы физического материаловедения |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
2013
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114527 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ / Л.А. Романова, М.А. Шевченко, В.Г. Кудин, П.Н. Суботенко, В.С. Судавцова // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2013. — Вип. 22. — С. 154-158. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-114527 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Романова, Л.А. Шевченко, М.А. Кудин, В.Г. Суботенко, П.Н. Судавцова, В.С. 2017-03-08T19:14:02Z 2017-03-08T19:14:02Z 2013 Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ / Л.А. Романова, М.А. Шевченко, В.Г. Кудин, П.Н. Суботенко, В.С. Судавцова // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2013. — Вип. 22. — С. 154-158. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. XXXX-0073 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114527 541.121 Выполнен анализ фазовых равновесий и термодинамических свойств сплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ. Исследованы термохимические свойства тройных систем Al—Ni—Y (La) методом изопериболической калориметрии. Эти свойства рассчитаны также из аналогичных данных для двойных граничных подсистем. Показано, что рассчитанные и экспериментальные данные согласуются между собой. Виконано аналіз фазових рівноваг і термодинамічних властивостей сплавів потрійних систем Al—Ni—РЗМ. Досліджено термохімічні властивості потрій-них систем Al—Ni—Y (La) методом ізопериболічної калориметрії. Ці властивості розраховано так само з аналогічних даних для подвійних граничних підсистем. Показано, що розраховані і експериментальні дані узгоджуються між собою. The analysis of phase equilibria and thermodynamic properties of the alloys of ternary systems Al—Ni—REM. Found that they have been insufficiently studied. Investigated thermochemical properties of ternary systems Al—Ni-—Y (La) by izoperebolicheskoy calorimetry. Just calculated these properties of similar data for the double boundary subsystems. It is shown that the calculated and experimental data agree with each other. ru Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України Современные проблемы физического материаловедения Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ Термодинамічні властивості розплавів потрійних систем Al—Ni—РЗМ Thermodynamic properties of melts of the ternary Al—Ni—REM Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ |
| spellingShingle |
Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ Романова, Л.А. Шевченко, М.А. Кудин, В.Г. Суботенко, П.Н. Судавцова, В.С. |
| title_short |
Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ |
| title_full |
Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ |
| title_fullStr |
Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ |
| title_full_unstemmed |
Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ |
| title_sort |
термодинамические свойства расплавов тройных систем al—ni—рзм |
| author |
Романова, Л.А. Шевченко, М.А. Кудин, В.Г. Суботенко, П.Н. Судавцова, В.С. |
| author_facet |
Романова, Л.А. Шевченко, М.А. Кудин, В.Г. Суботенко, П.Н. Судавцова, В.С. |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Современные проблемы физического материаловедения |
| publisher |
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Термодинамічні властивості розплавів потрійних систем Al—Ni—РЗМ Thermodynamic properties of melts of the ternary Al—Ni—REM |
| description |
Выполнен анализ фазовых равновесий и термодинамических свойств сплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ. Исследованы термохимические свойства тройных систем Al—Ni—Y (La) методом изопериболической калориметрии. Эти свойства рассчитаны также из аналогичных данных для двойных граничных подсистем. Показано, что рассчитанные и экспериментальные данные согласуются между собой.
Виконано аналіз фазових рівноваг і термодинамічних властивостей сплавів потрійних систем Al—Ni—РЗМ. Досліджено термохімічні властивості потрій-них систем Al—Ni—Y (La) методом ізопериболічної калориметрії. Ці властивості розраховано так само з аналогічних даних для подвійних граничних підсистем. Показано, що розраховані і експериментальні дані узгоджуються між собою.
The analysis of phase equilibria and thermodynamic properties of the alloys of ternary systems Al—Ni—REM. Found that they have been insufficiently studied. Investigated thermochemical properties of ternary systems Al—Ni-—Y (La) by izoperebolicheskoy calorimetry. Just calculated these properties of similar data for the double boundary subsystems. It is shown that the calculated and experimental data agree with each other.
|
| issn |
XXXX-0073 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114527 |
| citation_txt |
Термодинамические свойства расплавов тройных систем Al—Ni—РЗМ / Л.А. Романова, М.А. Шевченко, В.Г. Кудин, П.Н. Суботенко, В.С. Судавцова // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2013. — Вип. 22. — С. 154-158. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT romanovala termodinamičeskiesvoistvarasplavovtroinyhsistemalnirzm AT ševčenkoma termodinamičeskiesvoistvarasplavovtroinyhsistemalnirzm AT kudinvg termodinamičeskiesvoistvarasplavovtroinyhsistemalnirzm AT subotenkopn termodinamičeskiesvoistvarasplavovtroinyhsistemalnirzm AT sudavcovavs termodinamičeskiesvoistvarasplavovtroinyhsistemalnirzm AT romanovala termodinamíčnívlastivostírozplavívpotríinihsistemalnirzm AT ševčenkoma termodinamíčnívlastivostírozplavívpotríinihsistemalnirzm AT kudinvg termodinamíčnívlastivostírozplavívpotríinihsistemalnirzm AT subotenkopn termodinamíčnívlastivostírozplavívpotríinihsistemalnirzm AT sudavcovavs termodinamíčnívlastivostírozplavívpotríinihsistemalnirzm AT romanovala thermodynamicpropertiesofmeltsoftheternaryalnirem AT ševčenkoma thermodynamicpropertiesofmeltsoftheternaryalnirem AT kudinvg thermodynamicpropertiesofmeltsoftheternaryalnirem AT subotenkopn thermodynamicpropertiesofmeltsoftheternaryalnirem AT sudavcovavs thermodynamicpropertiesofmeltsoftheternaryalnirem |
| first_indexed |
2025-11-24T18:35:28Z |
| last_indexed |
2025-11-24T18:35:28Z |
| _version_ |
1850492437700542464 |
| fulltext |
154
УДК 541.121
Термодинамические свойства расплавов
тройных систем Al—Ni—РЗМ
Л. А. Романова, М. А. Шевченко, В. Г. Кудин*,
П. Н. Суботенко, В. С. Судавцова
Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича
НАН Украины, Киев, е-mail: dir@ipms.kiev.ua
*Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко
Украина, Киев
Выполнен анализ фазовых равновесий и термодинамических свойств сплавов
тройных систем Al—Ni—РЗМ. Исследованы термохимические свойства тройных
систем Al—Ni—Y (La) методом изопериболической калориметрии. Эти свойства
рассчитаны также из аналогичных данных для двойных граничных подсистем.
Показано, что рассчитанные и экспериментальные данные согласуются между
собой.
Ключевые слова: термодинамические свойства, калориметрия, аморфизация,
жидкие сплавы, Al, Ni, РЗМ.
Современный уровень развития науки и техники требует создания
принципиально новых приборов, изделий и устройств, для разработки
которых, прежде всего, необходимы материалы с заранее заданными
свойствами. Теоретической базой для получения соединений и сплавов с
перспективным для практического использования комплексом физико-
химических, механических и эксплуатационных свойств являются
диаграммы состояния двойных или многокомпонентных систем (их изо-
термические сечения), которые в полной мере (при определенной
температуре) отражают характер взаимодействия компонентов. Известно,
что построение фазовых равновесий в многокомпонентных системах
требует значительного объема экспериментальных исследований
большого количества образцов. Если изготовление опытных образцов
связано с определенными технологическими трудностями (системы
металлов с металлоидами, металлов с химически активными элементами и
т. д.), то такая задача существенно усложняется. Разработка научных
основ создания новых функциональных материалов требует расширения
их экспериментальных исследований, в частности изучения диаграмм
состояния соответствующих систем, кристаллической структуры
интерметаллидов и свойств сплавов.
Фазовые равновесия в сплавах тройных систем Al—Ni—Sc (Y, La, Ce,
Pr, Nd, Er) (рис. 1) определены в работах [1—5] в основном в областях,
примыкающих к системе Al—Ni до хРЗМ = 0,5. Для фазовых равновесий в
сплавах системы Al—Ni—La (Nd, Gd) исследования выполнены в углу
алюминия. По этим данным построены поверхности ликвидуса и солидуса
этих систем (рис. 2), которые имеют много общего. В этих частях диаграмм
состояния систем Al—Ni—La (Nd) эвтектики имеют близкий состав. Таким
© Л. А. Романова, М. А. Шевченко, В. Г. Кудин, П. Н. Суботенко,
В. С. Судавцова, 2013
155
а б
Рис. 1. Изотермические сечения систем Al—Ni—Y при 1073 К (а) [1] и Al—
Ni—La при 1273 К (б) [2]: 1 — YNiAl; 2 — YNiAl; 3 — Y3Ni8Al; 4 — YNiAl 2;
5 — Y3Ni6Al 2; 6 — YNi2Al 3; 7 — YNiAl 4.
а б
Рис. 2. Фазовые равновесия в
системах Al—Ni—Nd [6] (а), Al—
Ni—La [6] (б) и Al—Ni—Gd [7] (в)
при 773 K.
образом, необходимо дальнейшее
исследование фазовых равновесий и
термодинамических свойств распла-
вов тройных систем Al—Ni—РЗМ.
Термодинамические свойства рас-
плавов тройных систем Al—Ni—Y
(La, Ce) исследованы нами при в
1770 ± 5 К. Для изученных лучевых сечений этих систем (рис. 3) парци-
альные энтальпии смешения никеля и алюминия являются экзотерми-
ческими. Их значения постепенно уменьшаются по абсолютной величине
с увеличением содержания третьего компонента, который добавляется в
исходный расплав. Экспериментальное исследование расплава системы
Al—Ni—Y вдоль лучевого сечения хNi / хY = 0,75/0,25 было значительно
затруднено существованием в исходной двойной системе тугоплавкого
Nd, % (ат.) La, % (ат.)
156
а б
Рис. 3. Энтальпии смешения расплавов системы Ni—Al—La изученных
сечений (а) и их проекции на концентрационный треугольник (б) [5, 6]:
□ — La0,65Ni0,35Al; ○ — Al0,11La0,89Ni; ∆ — Al0,18La0,82Ni; х — Al0,27La0,73Ni.
соединения YNi5, которое конгруэнтно плавится при температуре, близкой
к температуре проведения опыта. Это привело к переходу сплава в
гетерогенную область.
Энтальпии смешения расплавов четырех сечений системы Ni—Al—La
при 1073 К определены методом калориметрии [8, 9] (рис. 3). С исполь-
зованием этих энтальпий смешения расплавов и рассчитанных по теории
ассоциированных растворов построены изоэнтальпии расплавов Ni—Al—La
(рис. 4). Видно, что минимум –60 кДж/моль находится вблизи моноалю-
минида никеля. Такие большие экзотермические эффекты образования
расплавов Ni—Al—La при 1073 К коррелируют с данными для жидких
тройных систем Ni—Al—IVb (Y), исследованных при 1770—1835 К.
Таким образом, можно сделать вывод, что энтальпии смешения расплавов
Ni—Al—La не зависят от температуры, аналогично жидким растворам
системы Al—La.
Исследование термодинамических свойств расплавов тройных систем
является сложным экспериментальным заданием, поэтому применены
модели, по которым можно их оценить. Для расчетов энтальпий смешения
расплавов тройных систем, состоящих из двух двойных с сильным
взаимодействием между компонентами и третьей, близкой по свойствам к
идеальной или описываемой моделью регулярного раствора, лучшее
согласование с экспериментально полученными термодинамическими
величинами нередко обеспечивает уравнение Редлиха—Кистера.
Для расплавов тройных систем Al—Ni—Sc (La) прогнозируемые
поверхности энтальпий смешения характеризуются минимумами, которые
приходятся на середину треугольника Гиббса—Розебома (рис. 4). Это
свидетельствует о возможности образования в этой области составов
тройных соединений, плавящихся при достаточно высокой температуре,
что коррелирует с энтальпией образования некоторых алюмоникелидов
иттрия, для которых в этой области составов минимальные значения близки
к –65 кДж/моль. Энтальпии образования LaNi4Al и LaNiAl равны –40,9 и
–49,0 кДж/моль. Поэтому энтальпии плавления этих соединений ∆Н = 17
и 15 кДж/моль, что неплохо согласуется с данными калориметрии.
-∆
Н
, к
Д
ж
/м
о
л
ь
х (Al)
157
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
-10t -20
-20 -10
-10t
-20
-30
-30
-40
-50
-50
-30
-40
Al
YNi
x
Y
Рис. 4. Изоэнтальпии смешения
(кДж/моль) расплавов систем Al—
Ni—Y (Sc, La), определенные
методом калориметрии (—) и
рассчитанные по модели Редлиха—
Кистера (---).
В связи с тем, что в системах
Al—Ni—Y (La, Sc) все три двойные
граничные подсистемы характери-
зуются сильным взаимодействием
между разноимёнными компонентами, для прогнозирования термодина-
мических свойств расплавов этой системы целесообразно было применить
модель Колера или Редлиха—Кистера. Это обусловлено тем, что в этих мо-
делях все граничные подсистемы используются с одинаковым вкладом.
Кроме того, в модели были использованы наши новые данные по энталь-
пиям смешения расплавов системы Ni—Y, которые являются более экзо-
термичными (в области сплавов, богатых иттрием). Кроме того, впервые
нам удалось рассчитать энтропии и энергии Гиббса смешения этих
расплавов, исходя из имеющихся экспериментальных и расчётных данных
по активностям компонентов расплавов двойных граничных подсистем.
1. Рихаль Р. М. Ізотермічний переріз при 800 оС потрійної системи ітрій—нікель—
алюміній в області 0—33,3% (ат.) ітрію / Р. М. Рихаль, О. С. Заречнюк // Доп. АН
УРСР. Сер. А. — 1977. — № 4. — С. 375—377.
2. Абрамян А. К. Изучение взаимодействия в системе алюминий—лантан—
никель в фазах, богатых никелем. — М. : ВИНИТИ. — 1979. — 3782. —
С. 212—214.
3. Рихаль Р. М. Ізотермічний переріз потрійної системи празеодим—нікель—
алюміній при 800 оС в області 0—33,3% (ат.) празеодиму / Р. М. Рихаль,
О. С. Заречнюк, Я. Й. Кутень // Доп. АН УРСР. Сер. А. — 1978. — № 12. —
С. 1136—1138.
4. Рихаль Р. М. Ізотермічний переріз потрійної системи Gd—Ni—Al при
800 оС в області 0—33,3% (ат.) гадолінію / Р. М. Рихаль, О. С. Заречнюк,
О. М. Марич // Там же. — 1978. — № 9. — С. 853—855.
5. Simona Delsante. Constitutional properties of selected ternary R—Ni—Al alloys
(R = Ce, Sm) / Simona Delsante, Gabriella Borzone // TOFA 2010 — Faculdade de
Engenharia da Universidade do Porto, Portugal, 12—16 September 2010.
158
6. Gödecke T. Metastable Al—Nd—Ni and stable Al—La—Ni phase equilibria /
[T. Gödecke, W. S. Sun, R. Lück, K. Lu] // Zeitschrift für Metallkunde. — 2001. —
92 (7). — Р. 717—722.
7. Mika Taras. Phase equlibria in the {Y, Gd}—Ni—Al ternary systems in the 65—
100% (at.) Al range at 773 K: a reinvestigation / Taras Mika, Bogdan Kotur //
Chem. Met. Alloys. — 2010. — 3.— Р. 208—219.
8. Feufel H. Calorimetric study of ternary liquid Al—La—Ni alloys / [H. Feufel,
F. Schuller, J. Schmid, F. Sommer] // J. All. Comp. — 1997. — 257. — P. 234—244.
9. Sommer F. Temperature and concentration dependence of the enthalpy of formation
of liquid Al—La—Ni alloys / F. Sommer, J. Schmid, F. Schuller // J. of Non-
Crystalline Solids. — 1996. — 205—207. — P. 352—356.
Термодинамічні властивості розплавів потрійних
систем Al—Ni—РЗМ
Л. О. Романова, М. О. Шевченко, В. Г. Кудин,
П. М. Суботенко, В. С. Судавцова
Виконано аналіз фазових рівноваг і термодинамічних властивостей сплавів
потрійних систем Al—Ni—РЗМ. Досліджено термохімічні властивості потрій-
них систем Al—Ni—Y (La) методом ізопериболічної калориметрії. Ці
властивості розраховано так само з аналогічних даних для подвійних граничних
підсистем. Показано, що розраховані і експериментальні дані узгоджуються між
собою.
Ключові слова: термодинамічні властивості, калориметрія, аморфізація, рідкі
сплави, Al, Ni, РЗМ.
Thermodynamic properties of melts of the ternary Al—Ni—REM
L. O. Romanova, M. O. Shevchenko, V. G. Kudin,
P. M. Subotenko, V. S. Sudavtsova
The analysis of phase equilibria and thermodynamic properties of the alloys of ternary
systems Al—Ni—REM. Found that they have been insufficiently studied. Investigated
thermochemical properties of ternary systems Al—Ni-—Y (La) by izoperebolicheskoy
calorimetry. Just calculated these properties of similar data for the double boundary
subsystems. It is shown that the calculated and experimental data agree with each
other.
Keywords: thermodynamic properties, calorimetry, liquid metals, amorphization, Al,
Ni, REM.
|