АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ АССОЦИАТОВ В ЖИДКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ БИНАРНЫХ РАСТВОРАХ

Для анализа термодинамических свойств жидких металлических систем с отрицательными отклонениями от закона Рауля применялась модель идеальных ассоциированных растворов. Для определения химического равновесия компонентов по закону действующих масс использовались не относительные, а абсолютные характеристики масс. Это позволило непосредственно определять константы равновесия между ассоциатами и мономерами раствора и, таким образом, устанавливать величину свободной энергии, затрачиваемую на образование ассоциатов из мономеров. Допущение идентичности такой энергии с энергией образования соответствующего интерметаллида из простых веществ приводит к полному исключению из модели каких-либо подгоночных параметров и дает возможность использовать справочную термодинамическую информацию, содержащуюся в известных базах данных. Ранее было сформулировано правило фаз ассоциированного раствора, согласно которому число типов ассоциатов в каждой точке бинарного раствора не должно быть более двух. Однако число известных интерметаллидов для некоторых сплавов может превышать указанный «лимит» в несколько раз. Следовательно, необходимо найти критерии для выявления ассоциатов, стабильно присутствующих в растворе. Для изучения систем с большим числом ассоциатов в растворе была использована справочная информация об интерметаллидах десяти систем типа А – В, в которых один из компонентов был алюминий или медь. Оценка возможности самопроизвольного протекания химических реакций с участием ассоциатов показала, что в области раствора с преобладающей концентрацией компонента А могут сохраняться только ассоциаты типа А_рВ и АВ, а в области с преобладающей концентрацией компонента В – ассоциаты АВ и АВ_q (р и q – стехиометрические коэффициенты, чаще всего равные двум или трем). Два стабильных «периферийных» ассоциата А_рВ и АВ_q также взаимодействуют между собой, образуя в зоне контакта небольшую неравновесную область, содержащую все три упомянутые ассоциаты. Стабильные ассоциаты можно также определять без анализа протекающих реакций, а считать таковыми ассоциаты с наименьшей величиной энергии образования. Поэтому интерметаллиды сложного состава типа А_рВ_q могут вообще не рассматриваться в роли потенциальных ассоциатов. Системы, имеющие только один стабильный «периферийный» ассоциат, характеризуются, как правило, знакопеременными отклонениями от закона Рауля у одного из компонентов раствора.

1. Пригожин И., Дефей Р. Химическая термодинамика / Пер. с англ. – Новосибирск: СО Наука, 1966. – 512 с.

2. Мокриевич А.Г., Морачевский А.Г., Майорова Е.А. О расчете параметров модели идеального ассоциированного раствора при описании термодинамических свойств жидких металлических систем // Журнал прикладной химии. 1990. Т. 63. № 5. С. 981 – 985.

3. Морачевский А.Г., Сладков И.Б. Термодинамические расчеты в металлургии. – М.: Металлургия, 1993. – 304 с.

4. Морачевский А.Г., Мокриевич А.Г., Майорова Е.А. Применение модели ассоциированного раствора к жидким металлическим системам с отрицательными отклонениями от закона Рауля // Журнал прикладной химии. 1993. Т. 66. Вып. 7. С. 1441 – 1447.

5. Бердников В.И., Гудим Ю.А. Термодинамические свойства бинарных металлических систем, содержащих интерметал-лидные соединения // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. № 5. С. 37 – 41.

6. Бердников В.И., Гудим Ю.А. Прогнозирование термодинамических свойств жидких интерметаллидных растворов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 7. С. 34 – 38.

7. Бердников В.И., Гудим Ю.А. Идентификация ассоциатов в жидких бинарных растворах // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 11. С. 60 – 65.

8. Бердников В.И., Гудим Ю.А. О применении термодинамической модели идеальных ассоциированных растворов // Изв. вуз. Черная металлургия. Т. 58. 2015. № 7. С. 513 – 519.

9. Трусов Б.Г. База данных и программный комплекс Terra 2.1 (электронный ресурс). – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013.

10. Database HSC Chemistry 6 / Antti Roine – Pori (Finland): Research Oy Information Service, 2006.

11. Температурные зависимости приведенной энергии Гиббса некоторых неорганических веществ (альтернативный банк данных АСТРА.OWN) / Г.К. Моисеев, Н.А. Ватолин, Л.А. Маршук, Н.И. Ильиных. – Екатеринбург: УрО РАН, 1997. – 231 с.

12. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Спра-вочное издание в 4-х томах / Под ред. В.П. Глушко. – М.: Наука, 1978 – 1983.

13. Куликова Т.В., Майорова А.В., Ильиных Н.И., Шуняев К.Ю. Равновесный состав и термодинамические свойства ассоциированных растворов систем Al – Nd и Al – Gd // Расплавы. 2008. № 4. С. 8 – 13.

14. Шубин А.Б., Шуняев К.Ю. Термодинамические расчеты взаимодействия галогенидов скандия с алюминием // Журнал физической химии. 2010. Т. 84. № 12. С. 2205 – 2210.

15. Судавцoва В.С., Шевченко М.А., Котова Н.В., Романова Л.А. Термодинамические свойства расплавов системы Al – Y // Журнал физической химии. 2011. Т. 85. № 1. С. 5 – 12.

16. Куликова Т.В., Майорова А.В., Быков В.А., Шуняев К.Ю. Термодинамические свойства расплавов на основе системы Al – Sm // Журнал физической химии. 2012. Т. 86. № 8. С. 1325 – 1328.

17. Куликова Т.В., Майорова А.В., Быков В.А. и др. Состав и равновесные характеристики расплавов Cu – Ga // Расплавы. 2010. № 6. С. 62 – 67.

18. Шубин А.Б., Шуняев К.Ю. Система медьскандий: термодинамические свойства интерметаллидов и жидких сплавов // Расплавы. 2009. № 6. С. 11 – 18.

19. Рудный Е.Б. Энергия Гиббса интерметаллических фаз системы медь – иттрий // Журнал физической химии. 1996. Т. 70. № 6. С. 1007 – 1011.

20. Физико-химические свойства жидкой меди и ее сплавов: Справочник / А.А. Белоусов, С.Г. Бахвалов, С.Н. Алешина и др. – Екатеринбург: УрОРАН, 1997. – 124 с.