Диаграммы состояния и термодинамические свойства сплавов европия и иттербия

• Автор: Рахимов, Фаррух Каюмович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Душанбе
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЕВРОПИЯ И ИТТЕРБИЯ С ЭЛЕМЕНТАМИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА
1.1. Основные физико-химические свойства европия и иттербия и области их применения (литературный обзор)
1.2. Оценка степени изученности двойных диаграмм состояния систем европия и иттербия с элементами периодической таблицы (ПТ)
1.3. Прогноз взаимной растворимости европия и иттербия с элементами ПТ в жидком и твёрдом состояниях
1.4. Прогноз образования промежуточных фаз, безвариантных превращений и точек в системах европия и иттербия с другими элементами ПТ
ГЛАВА И. ОЦЕНКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ БИНАРНЫХ СИСТЕМ ЕВРОПИЯ И ИТТЕРБИЯ С НЕКОТОРЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ
2.1. Расчёт параметров взаимодействия европия и иттербия с элементами ПТ
2.2. Расчёт максимальной взаимной растворимости элементов в жидком и твёрдом состояниях в сплавах европия и иттербия с другими редкоземельными металлами и построение их диаграмм состояния
2.3. Диаграммы состояния несмешивающихся систем европия
и иттербия с некоторыми переходными элементами ПТ
2.4. Прогноз и расчёт диаграмм состояния с неограниченной растворимостью европия и иттербия с кальцием, стронцием и барием
2.5. Расчет двойных диаграмм состояния эвтектического типа с устойчивыми химическими соединениями
ГЛАВА III. РАСЧЁТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК СПЛАВОВ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ ЕВРОПИЯ И ИТТЕРБИЯ
3.1. Расчёт теплоёмкости, энтропии и энтальпии плавления металлических сплавов европия и иттербия
3.2. Энтальпия образования двойных металлических сплавов европия и иттербия

3.3. Расчёт термодинамической активности элементов из двойных диаграмм фазового равновесия расслаивающихся систем европия и иттербия
3.4. Расчёт избыточной свободной энергии Гиббса сплавов систем европия и иттербия с другими редкоземельными металлами
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМАХ УЬ-вг, вгАЦ-УЬА12, А1-УЬА12-8гА14 И А1-УЬ-8г И ПОСТРОЕНИЕ ИХ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ
4.1. Исходные материалы, синтез и методика исследования сплавов
4.2. Изучение фазовых равновесий сплавов системы алюминий-иггербий-стронций и построение диаграммы состояния
системы УЪ-Бг
4.3. Исследование квазибинарного разреза УЬА12-8гА14 и построение поверхности ликвидуса квазитройной системы А1-УЬА12-8гАЦ
4.4. Исследование влияния иттербия на механические и звукопоглощающие свойства алюминиево-магниевых сплавов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Развитие современной науки и техники требует создания все новых и новых материалов с самыми разнообразными электрофизическими, механическими, химическими свойствами, выдерживающими экстремальные условия эксплуатации. Для изыскания новых металлических композиций большее значение приобретают редкоземельные металлы (РЗМ), на основе которых создаются и могут быть созданы сплавы с особыми свойствами.
В последние годы всевозрастающим темпом ведутся научно-исследовательские работы по применению европия и иттербия в различных отраслях современной науки, техники и технологии. Несмотря на недостаточную изученность физико-химических и термических свойств европия, иттербия и их соединений, они находят широкое применение в атомной энергетике в качестве поглотителей нейтронов, электронной, авиационной, металлургической промышленностях, а также в медицине и сельском хозяйстве. Во время радиоактивного распада европия и иттербия их изомеры обладают огромной мощностью тепловыделения, в связи с чем имеются предположения по использованию последних в виде аккумуляторов энергии.
Исходя из столь уникального и перспективного применения европия и иттербия, вполне оправдан интерес к рассмотрению характера их физикохимического взаимодействия с элементами периодической таблицы и выявлению некоторых закономерностей при этом.
Как известно, разработка новых сплавов связана с применением эмпирических приёмов, которая требует проведения длительных по времени трудоемких опытов. В связи с этим теоретическое изучение качественных и количественных связей между структурой, составом и свойствами сплавов становятся важными. Для прогноза видов взаимодействия элементов необходимо иметь сведения о диаграммах фазового равновесия, так как они составляют современную теоретическую основу разработки новых сплавов.

элементов в ПТ: электронная конфигурация металлов, их степень окисления, атомный диаметр, электроотрицательность, ионизационный потенциал, теплота атомизации, энтропия фазового перехода, температуры плавления и кипения, коэффициент всестороннего сжатия, тип кристаллической решетки, объём элементарной ячейки и др. факторы. Эти характеристики не являются достаточными в отдельности для определения свойств и оценки взаимодействия компонентов [15-42]. Все они взаимно связаны.
В работе рассматриваются металлохимические факторы, оценивающие следующие виды взаимодействия в системах:
1) взаимная смешиваемость или несмешиваемость в жидком состоянии;
2) растворимость металлов друг в друге в твёрдом состоянии;
3) образование промежуточных фаз;
4) образование безвариантных превращений, точек и возможность предсказания типа диаграмм фазового равновесия.
Для оценки (1) применили критерий В.М. Воздвиженского; для (2) - В.П. Гладышева, графические методы Даркена-Гурри и В.М. Воздвиженского; для (3) и (4) - графические методы В.М. Воздвиженского, где во всех случаях выборочно учитывались теплоты сублимации, структурный, размерный, объёмный, температурный и электрохимический факторы с учётом ионизационных потенциалов и поверхностного натяжения взаимодействующих компонентов.
Необходимой предпосылкой изучения взаимодействия компонентов в твёрдом состоянии, прежде всего, является образование жидких растворов или несмешиваемость в жидком состоянии. В данном случае применяется критерий В.М. Воздвиженского [31].
Для оценки взаимодействия В.М. Воздвиженский предлагает принимать во внимание значение поверхностной энергии (о[). Тенденция компонентов к возникновению несмешиваемости в жидком состоянии возрастает с увеличением различия поверхностной энергии компонентов. При оценке взаимодействия в жидком состоянии в сплавах электроотрицательных и электроположительных элементов предварительно выделяются системы с устойчивыми