УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32

УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32

The purpose of the presented work is to substantiate the formation of a nitrogen solution in liquid aluminum and silumin. It was believed that the interaction of nitrogen with liquid aluminum occurs directly on the surface of the melt, and in this regard, the question of the possibility of the forma...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2025
Автор: Могилатенко, В.Г.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2025
Теми:
нітриди
термодинаміка утворення
рідкий алюміній
розчин азоту
проточна система «газ–розплав»
Онлайн доступ:https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/288
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Casting Processes

Репозитарії

Casting Processes
id oai:ojs2.localhost:article-288
record_format ojs
institution Casting Processes
baseUrl_str
datestamp_date 2025-11-23T17:52:00Z
collection OJS
language Ukrainian
topic нітриди
термодинаміка утворення
рідкий алюміній
розчин азоту
проточна система «газ–розплав»
spellingShingle нітриди
термодинаміка утворення
рідкий алюміній
розчин азоту
проточна система «газ–розплав»
Могилатенко, В.Г.
УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32
topic_facet нітриди
термодинаміка утворення
рідкий алюміній
розчин азоту
проточна система «газ–розплав»
nitrides
thermodynamics of formation
liquid aluminum
nitrogen solution
gas-melt flow system
format Article
author Могилатенко, В.Г.
author_facet Могилатенко, В.Г.
author_sort Могилатенко, В.Г.
title УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32
title_short УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32
title_full УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32
title_fullStr УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32
title_full_unstemmed УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32
title_sort утворення нітридів при взаємодії азоту з рідким алюмінієм і його сплавами: procesi littâ, 2025, vol 3 (161), 23-32
title_alt FORMATION OF NITRIDES DURING THE INTERACTION OF NITROGEN WITH LIQUID ALUMINUM AND ITS ALLOYS: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32
description The purpose of the presented work is to substantiate the formation of a nitrogen solution in liquid aluminum and silumin. It was believed that the interaction of nitrogen with liquid aluminum occurs directly on the surface of the melt, and in this regard, the question of the possibility of the formation of dispersed nitrides in the volume of the melt during gas nitration arose. Thermodynamic calculations have proven that the reaction of aluminum nitride formation under standard conditions, under which the correction for the surface energy (dispersion) of nitride particles is very small, i.e. the reaction product Al + 0.5N2 = AlN is massive, occurs at any real temperatures. And when forming aluminum nitride of high dispersion, compensation is possible, under certain conditions, of the free energy of the system. It has been calculated at what sizes of dispersed nitrides that may be formed, their surface energy compensates for the change in the free energy of the reaction of aluminum nitride formation under standard conditions. The size of nitrides was determined at certain temperatures at which their formation is thermodynamically probable. The experiments were carried out by creating the conditions of a flow system. That is, on one side of the sample, the pressure of a mixture of nitrogen and hydrogen was created, and on the opposite side, a vacuum. The calculation showed that under standard conditions, the surface energy of nitride will be 8.52•10-3 J/mol and is a small value. The change in the surface free energy of aluminum nitride particles with a size of 1.2•10-9 m at a temperature of 1373 K will be 168605 J/mol, and at a temperature of 1473 K – 82428 J/mol. It was established by X-ray diffraction that under the conditions of a flowing gas-melt system, a nitrogen solution is formed in aluminum, and during the crystallization of the melt, nitrides precipitate. The obtained data correlate with those given in the scientific literature on the interaction of highly reactive metals with nitrogen. It was determined that the process of saturation of the aluminum melt with nitrogen under flowing conditions without crystallization of the melt is reversible, and in stationary systems at temperatures below 2940 K, which corresponds to the negative values of the change in the free energy of the reaction of aluminum nitride formation, the process is irreversible.
publisher National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine
publishDate 2025
url https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/288
work_keys_str_mv AT mogilatenkovg formationofnitridesduringtheinteractionofnitrogenwithliquidaluminumanditsalloysprocesilitta2025vol31612332
AT mogilatenkovg utvorennânítridívprivzaêmodííazotuzrídkimalûmíníêmíjogosplavamiprocesilitta2025vol31612332
first_indexed 2025-09-24T17:41:14Z
last_indexed 2025-12-17T12:07:50Z
_version_ 1851757187844538368
spelling oai:ojs2.localhost:article-2882025-11-23T17:52:00Z FORMATION OF NITRIDES DURING THE INTERACTION OF NITROGEN WITH LIQUID ALUMINUM AND ITS ALLOYS: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32 УТВОРЕННЯ НІТРИДІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ АЗОТУ З РІДКИМ АЛЮМІНІЄМ І ЙОГО СПЛАВАМИ: Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 23-32 Могилатенко, В.Г. нітриди термодинаміка утворення рідкий алюміній розчин азоту проточна система «газ–розплав» nitrides thermodynamics of formation liquid aluminum nitrogen solution gas-melt flow system The purpose of the presented work is to substantiate the formation of a nitrogen solution in liquid aluminum and silumin. It was believed that the interaction of nitrogen with liquid aluminum occurs directly on the surface of the melt, and in this regard, the question of the possibility of the formation of dispersed nitrides in the volume of the melt during gas nitration arose. Thermodynamic calculations have proven that the reaction of aluminum nitride formation under standard conditions, under which the correction for the surface energy (dispersion) of nitride particles is very small, i.e. the reaction product Al + 0.5N2 = AlN is massive, occurs at any real temperatures. And when forming aluminum nitride of high dispersion, compensation is possible, under certain conditions, of the free energy of the system. It has been calculated at what sizes of dispersed nitrides that may be formed, their surface energy compensates for the change in the free energy of the reaction of aluminum nitride formation under standard conditions. The size of nitrides was determined at certain temperatures at which their formation is thermodynamically probable. The experiments were carried out by creating the conditions of a flow system. That is, on one side of the sample, the pressure of a mixture of nitrogen and hydrogen was created, and on the opposite side, a vacuum. The calculation showed that under standard conditions, the surface energy of nitride will be 8.52•10-3 J/mol and is a small value. The change in the surface free energy of aluminum nitride particles with a size of 1.2•10-9 m at a temperature of 1373 K will be 168605 J/mol, and at a temperature of 1473 K – 82428 J/mol. It was established by X-ray diffraction that under the conditions of a flowing gas-melt system, a nitrogen solution is formed in aluminum, and during the crystallization of the melt, nitrides precipitate. The obtained data correlate with those given in the scientific literature on the interaction of highly reactive metals with nitrogen. It was determined that the process of saturation of the aluminum melt with nitrogen under flowing conditions without crystallization of the melt is reversible, and in stationary systems at temperatures below 2940 K, which corresponds to the negative values of the change in the free energy of the reaction of aluminum nitride formation, the process is irreversible. Метою представленої роботи є обґрунтування утворення розчину азоту в рідких алюмінії та силуміні. Вважалося, що взаємодія азоту з рідким алюмінієм відбувається безпосередньо на поверхні розплаву, і у зв’язку з цим виникло питання можливості утворення дисперсних нітридів в об’ємі розплаву при газовій азотації. Термодинамічними розрахунками доведено, що реакція утворення нітриду алюмінію в стандартних умовах, за яких поправка на поверхневу енергію (дисперсність) частинок нітриду дуже мала, тобто продукт реакції Al+0,5N2=AlN масивний, відбувається при будь-яких реальних температурах. А при утворенні нітриду алюмінію великої дисперсності можлива компенсація, за певних умов, вільної енергії системи. Розраховано, при яких розмірах дисперсних нітридів, що можливо утворюються, їх поверхнева енергія компенсує зміну вільної енергії реакції утворення нітриду алюмінію в стандартних умовах. Визначено розмір нітридів при певних температурах, при яких термодинамічно ймовірне їх утворення. Експерименти проводили, створюючи умови проточної системи. Тобто з одного боку зразка створювали тиск суміші азоту з воднем, а з протилежного — вакуум. Розрахунок показав, що в стандартних умовах поверхнева енергія нітриду становить 8,52·10-3 Дж/моль і є малою величиною. Зміна поверхневої вільної енергії частинок нітриду алюмінію розміром 1,2·10-9 м при температурі 1373 К становить 168605 Дж/моль, а при температурі 1473 К — 82428 Дж/моль. Рентгенографічно встановлено, що в умовах проточної системи газ-розплав утворюється розчин азоту в алюмінії, а при кристалізації розплаву — випадають нітриди. Одержані дані корелюють із наведеними в науковій літературі щодо взаємодії високореакційних металів з азотом. Визначено, що процес насичення розплаву алюмінію азотом у проточних умовах без проведення кристалізації розплаву є оборотним, а у стаціонарних системах при температурах нижче 2940 К, що відповідає негативним значенням зміни вільної енергії реакції утворення нітриду алюмінію, процес необоротний.  National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2025-08-26 Article Article application/pdf https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/288 10.15407/plit2025.03.023 Casting processes; Casting processes №3 (161) 2025; 23-32 Процеси лиття; Процеси лиття №3 (161) 2025; 23-32 2707-1626 0235-5884 uk https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/288/290 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0

Схожі ресурси