Моделирование равновесного состояния смесей фаз в многокомпонентных физико-химических системах

• Автор: Сечной, Андрей Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 291 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список использованных сокращений и обозначений

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Термины и определения, принятые в ФХА.

1.2. Предмет и задачи ФХА

1.3. Термодинамическое описание гетерогенных ФХС.

1.4. Построение ДФР двухкомпонентных ФХС методом ГТД.

1.5. Моделирование ФХС.

1.6. Принципы ФХА

1.7. Представление ФХС в координатном пространстве.
1.8. Классификация полиэдров ФХС.
1.9. Генезис ДФР двух компонентных ФХС.
1 Формирование сложных ДФР двухкомпонентных ФХС
1 Уравнения кривых и поверхностей и расчет ДФР.
1 Экспериментальные методы исследования ДФР МК ФХС.
2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПОНЕНТОВ В РАВНОВЕСНЫХ ФХС
2.1. Определения и классификация типов взаимодействия компонентов
2.2. Представление ФХС в координатном пространстве.
2.3. Алгоритм определения состава сложных фаз
3. РАЗБИЕНИЕ ПОЛИЭДРОВ ФХС
3.1. Вершины фаз постоянного и переменного состава как основание для разбиения полиэдров ФХС
3.2. Общая программа исследования фазового комплекса МК ФХС.
3.3. Разбиение полиэдров методом оптимального поиска наборов сопряженных фаз
3.4.Аппаратурное обеспечение экспериментальных исследований.
3.4.1. Дифференциальный термический анализ
3.4.2. Рентгеновский фазовый анализ
3.4.3. Иммерсионный анализ.
3.4.4. Термогравиметрический анализ
3.5. Особенности разбиения реальных МК ФХС
3.5.1 ФХС с твердыми растворами
3.5.1. ФХС с выклинивающимися фазами.
3.6. Описание химического взаимодействия компонентов в МК ФХС
на основе разбиения полиэдров составов на симплексы.
3.6.1. Алгоритм прямой задачи.
3.6.2. Алгоритм обратной задачи
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАЛЬНЫХ МК ФХС.
4.1. Разбиение полиэдров составов реальных МК ФХС.
4.1.1. 4компонентная взаимная ФХС М, К, Са П С1, Аг
4.1.2. 5компонентная взаимная ФХС АТ, К, М, Си Н С1,
4.1.3. 5компонентная ФХС Ы Ата К А С.
4.2.Подтверждение схемы разбиения полиэдров составов МК ФХС
4.2.1. 6компонентные ФХС Ы, Ага, К, ЯЬ, Су. Ми II СЛП Си, 5г. Ви
4.2.2. 6компонентная ФХС Ы, 1, К, , Са, Во И Г
4.2.3. 6компонентная взаимная ФХС а, К, Ва II Я, С1, МоО, УО
4.3.Фазовый комплекс 4компонентной ФХС У Ва Си О.
4.3.1. Неконденсированные ФХС
4.3.2. Прогнозирование фаз в ФХС У Ва Си О
4.3.3. Разбиение ФХС У ВаСиО
4.3.4. Фазовый комплекс ФХС У Ва Си О политермические сечения, метод направлений, проекция поверхности ликвидуса
5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Кривые концентрационной зависимости при температуре 3фазного равновесия расположены в общем случае на разных уровнях, однако ко всем трем кривым можно провести единую касательную ,,,. При использовании метода ГТД для определения условий 3фазного равновесия не требуется привлекать дополнительные представления о характере 2фазных равновесий и о том, какой из компонентов является растворителем, а какой растворенным веществом. Следовательно, приведенное доказательство условия 3фазного равновесия в 2компонентной ФХС носит общий характер, и из него не вытекает никаких дополнительных следствий и ограничений на значения изобаротермического потенциала сосуществующих фаз ,. Рассмотренные эвтектическое и перитсктическое 3фазные равновесия в 2компонентной ФХС носят общий характер, поскольку характеризуют принципиальную возможность течения процесса превращения одной фазы с образованием двух других либо превращения двух фаз, сопровождающегося образованием третьей фазы. Однако от того, в каком агрегатном состоянии даже для конденсированных систем находятся взаимодействующие фазы, возможны и другие виды трехфазных равновесий в 2компонентной ФХС. В случае, если все три фазы у, а и 5 являются твердыми что может быть при наличии у одного из компонентов хотя бы одного полиморфного превращения, возможны эвтектоидные и перитектоидные 3фазные равновесия, которые представлены уа риу ар ,. При наличии в некотором интервале Т X двух жидких фаз Ь и Л2 и одной твердой фазы а возможны 3фазные равновесия, получившие название монотектического и синтектического рис. Ь2 а и Ь Ь2 а 4,5,,,,,. Видно, что с точки зрения топологии монотектическое 3фазное равновесие аналогично эвтектическому а р либо эвтектоидному у а р, а синтектическое Ь а перитектическому I р а либо перитектоидному у а р. Так как агрегатное состояние фаз не накладывает никаких дополнительных ограничений на условия 3фазного равновесия, то был сделан вывод, что термодинамическое обоснование монотектического и синтектического 3фазных равновесий, в принципе, ничем не отличается от приведенного выше обоснования эвтектического и перитектического равновесий 4,5,,,,,. Сочетание различных видов 2 и 3фазных равновесий приводит к разным фазовым соотношениям в ФХС и, следовательно, к разным видам ДФР. Возможные видоизменения характера кривых моновариантного равновесия при сочетании различных фазовых областей в пределах одной ДФР являются разнообразными. На основании рассмотренных выше принципов формирования 2и 3фазных равновесий при помощи анализа кривых концентрационной зависимости , приведен вывод некоторых основных вариантов ДФР 2компонентных ФХС ,,,,. Используя метод ГТД построения концентрационной зависимости 7 фаз в 2компонентной ФХС, можно прогнозировать возможность экстраполяции линий моновариантного равновесия и при этом судить о правильности их относительного расположения. Суть принципа использования метода ГТД заключается в том, что при проведении общих касательных к системе кривых С . V, характеризующих метастабильное и соответственно стабильное состояние, эти кривые должны располагаться в области более низких значений пзобэротермческого потенциала ,,,,. Рассмотренные примеры далеко не исчерпывают всего многообразия случаев сочетания 1, 2 и 3фазных равновесий и, следовательно, возможных ДФР. В частности, ФХС с ограниченной взаимной растворимостью компонентов, но имеющие достаточно широкие области твердых растворов, характеризующихся общей точкой на кривых ликвидуса и солидуса, системы с эвтектоидным или перитектоидным трехфазным равновесием и многие другие случаи. Полный перечень возможных видов равновесия невозможен пока в принципе, поскольку этот вопрос до настоящего времени не решен до конца ,. Изменение внешних условий будет сдвигать линии соответствующих равновесий, а, следовательно, может влиять не только на количественные соотношения фаз в пределах ДФР данного типа, но и при определенных условиях на качественные, т. ДФР. Так, например, изменяя внешнее давление, можно построить другие принципиально новые типы ДФР простейших 2компонентных ФХС ,,,,.