ТЕРМОДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ І ФАЗОВІ РІВНОВАГИ У СПЛАВАХ СИСТЕМИ PB – YB
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.5.2023.10Ключові слова:
метод калориметрії, розплави, інтерметаліди, термодинамічні властивості, Yb, Pb, модель ідеального асоційованого розчину, фазові рівновагиАнотація
Для розроблення найбільш раціональних методів отримання та застосування сплавів і лігатур визначеного складу необхідна точна інформація про їхні термодинамічні характеристики та фазові рівноваги в них. Методом ізопериболічної калориметрії встановлено парціальні й інтегральні ентальпії змішування розплавів системи Pb – Yb у всьому діапазоні в інтервалі температур 1 100–1 200 К. Установлено, що утворення супроводжується виділенням великої кількості теплоти: мінімальна ентальпія змішування розплавів дорівнює −45,4 ± 0,8 кДж/моль і припадає на розплав із xPb = 0,4 за Т = 1 200 ± 3, згідно з даними діаграми стану досліджуваної системи. За допомогою моделі ідеального асоційованого розчину (ІАР) оптимізовано та проведено розрахунки всіх термодинамічних властивостей (енергія Гіббса, ентальпія й ентропія утворення) розплавів, асоціатів у розплавах та інтерметалідів системи Pb –Yb. Показано, що максимальна мольна частка асоціату YbPb досягає значення 0,75, а Yb2Pb, YbPb2 – 0,59 і 0,28 відповідно. Активності компонентів у розплавах системи Pb – Yb мають дуже значні від’ємні відхилення від ідеальних розчинів, що корелює з установленими нами термохімічними властивостями. Розрахунки на основі моделі IAP також дозволили встановити, що значення у розплавах системи Pb – Yb з підвищенням температури зростають незначно, а – більш суттєво. Згідно з моделлю IAP було проведено розрахунки температурно-концентраційної залежності енергій Гіббса, а також ентальпій і ентропій утворення розплавів та інтерметалідів, що дали змогу встановити координати кривої ліквідусу діаграми стану досліджуваної системи. Розраховані й експериментальні дані добре узгоджуються одне з одним. У результаті отримано детальну інформацію щодо термодинамічних властивостей усіх фаз і фазових рівноваг у сплавах, а саме: було виконано термодинамічний опис системи Pb – Yb.
Посилання
Буланова М.В., Буянов Ю.І., Сидорко В.Р. Взаємодія рідкісноземельних металів зі свинцем. Препрінт №1 ІПМ ім. І.М. Францович. Київ, 2001, 107 с.
Cавіцький Є.М. Єфімов Ю.В. Сумароков В.М. Надпровідні плівкові матеріали змінного складу, отримані випаром та конденсацією у вакуумі. Металофізика. 1977. № 68. С. 47–54.
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.
Borzone G., Parodi N., Ferro R., Gambino M., Bros J.P. Remarks on the Role of Thermochemical Data in Intermetallic Crystallochemistry. Alloys Compounds. 1993. V. 201. P. 17.
Dinsdale A.T. SGTE data for pure elements. Calphad. 1991. V. 15(4). P. 319-427. https://doi.org/10.1016/0364-5916(91)90030-N.
Idbenali M., Servant C., Selhaoui N., Bouirdena L. Thermodynamic description of the Pb–Yb binary system. Calphad. 2009. V. 33. P. 570-575. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2009.05.001.
Gambino R.J., Stemple N.R., Toxen A.M. Superconductivity of lanthanum intermetalic compounds with the Cu3Au structure. J. Phys. Chem.Solids. 1968. V. 29. №2. P.295-302. https://doi.org/10.1016/0022-3697(68)90074-7.
Masalsky T.B. (ed) / Binary Alloy Phase Diagrams 2nd edn (Metals Park, OH: ASM International). 1990.
Palenzona A., Cirafici S. Dynamic differential calorimetry of imtermetallic compounds. II Heats of formation, heats and entropies of fusion of rare earth-lead (RePb3) compounds. Thermochim. Acta. 1973. V. 6(5). P. 455-460.
Schiffman R.A. Thermodynamics of the Ytterbium-Lead System by Simultaneous Weight-Loss-Mass-Spectrometry Knudsen Effusion. J. Phys. Chem. 1982. V. 86 P. 3855. https://doi.org/10.1021/j100216a030.
Sommer F., Predel B., Borzone G., Parodi N., Ferro R. Calorimetric determination of the enthalpies of formation of liquid and solid Yb–Pb allovs. Intermetallics. 1995. V. 3. P. 15-22. https://doi.org/10.1016/0966-9795(94)P3682-E.
