Термодинамічні властивості рідких сплавів потрійних систем Al-Cu-Si, Al-Fe-Si та Al-Fe-Ge

10. Beloborodova E. A., Kanibolotsky D. S., Kotova N. V., Zinevich T. N. Components Interaction in Si-Cu-Al Ternary Liquid Alloys // Abstracts of Fifth Int. School “Phase Diagrams in Materials Science” (PDMS V – 1996). – Katsyvely, 1996. – P. 22-23.

11. Каніболоцький Д., Білобородова О., Зіневич Т., Котова Н., Кирик Л. Калориметричне визначення ентальпій змішування в потрійних системах Ge-Fe-Al та Si-Cu-Al // Матеріали Другої Міжнародної конференції “Конструкційні та функціональні матеріали”. – Львів, 1997. – С. 79-80.

12. Каниболоцкий Д. С., Белобородова Е. А., Зиневич Т. Н., Котова Н. В., Чмиль А. П., Щербаков В. И. Калориметрическое определение энтальпий смешения в тройной системе Si-Fe-Al // Тез. докл. IX Всероссийской конф. “Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов”. – Екатеринбург. – 1998. – Т. 2. – С. 55-56.

13. Kanibolotsky D., Kotova N., Zinevich T., Stukalo V., Bieloborodova E. Thermodynamics of alloy formation in Al-Ge (Si) -Fe (Cu) ternary systems // Abstracts of Int. Conf. “Advanced Materials”. Symp. A: Engineering of Compositions: Investigations, Technologies and Perspectives. – Kiev, 1999. – P. 48.

14. Kanibolotsky D., Dubyna V., Stukalo V., Kotova N., Bieloborodova E. Investigation of Components Interaction in ternary Al-Ge-Fe system // Ibid. – P. 60.

15. Kanibolotsky D. S., Bieloborodova O. A., Kotova N. V. Thermodynamic Properties of Boundary Systems in Ternary Al-Cu-Si, Al-Fe-Si and Al-Fe-Ge Systems // 6 Int. School-Conf. “Phase Diagrams in Materials Science” – Kyiv: IPM NASU. – 2001. – P. 97-98.

 

Каніболоцький Д. С. Термодинамічні властивості рідких сплавів потрійних систем Al-Cu-Si, Al-Fe-Si та Al-Fe-Ge. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02. 00. 04. – фізична хімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2002.

Методами високотемпературної ізопериболічної калориметрії при 1750 К та електрорушійних сил з рідким електролітом в інтервалі температур 920-1240 К визначені термодинамічні властивості рідких сплавів Al-Cu-Si, Al-Fe-Si та Al-Fe-Ge. Інтегральні ентальпії та надлишкові енергії Гіббса змішування в цих системах були також розраховані за методом Боньє-Кабо. Термодинамічні функції змішування, які виміряні експериментально та розраховані за Боньє-Кабо, задовільно узгоджуються між собою, що свідчить про те, що термодинамічні властивості потрійних сплавів переважно визначаються взаємодією компонентів в граничних подвійних системах. З використанням критерію GFT (glass-forming tendency), який пристосовано до потрійних систем, що містять подвійні асоціати, оцінено схильність сплавів досліджених потрійних систем до аморфізації. Розраховані значення GFT задовільно передбачають області існування аморфних фаз.

Ключові слова: Al-Cu-Si, Al-Fe-Si, Al-Fe-Ge, термодинамічні властивості, калориметрія, метод електрорушійних сил, рідкі сплави, аморфізація.

 

Kanibolotsky D. S. Thermodynamic Properties of Ternary Al-Cu-Si, Al-Fe-Si and Al-Fe-Ge Liquid Alloys. – Manuscript.

Ph. D. Thesis on speciality 02. 00. 04 – physical chemistry. – Kyiv National Taras Shevchenko University, Kyiv, 2002.

The thermodynamic properties of liquid Al-Cu-Si, Al-Fe-Si and Al-Fe-Ge alloys have been measured by high-temperature isoperibolic calorimetry at 1750 K and by electromotive force method with liquid electrolyte at temperature range from 920 K up to 1240 K. Integral enthalpies and excess Gibbs free energies of mixing in ternary Al-Cu-Si, Al-Fe-Si and Al-Fe-Ge liquid alloys were calculated by Bonnier-Caboz geometric model. The reasonable agreement has been found between the predicted by the Bonnier-Caboz method and experimental thermodynamic functions of mixing. This agreement testifies that thermodynamics of ternary alloys is predominantly defined by interaction between components in the boundary binary systems. The possibility of amorphous alloys formation was estimated using glass-forming tendency (GFT) criterion adapted to ternary alloys, containing binary associates. Computed GFT satisfactory predicts fields of amorphous alloys existence.

Key words: Al-Cu-Si, Al-Fe-Si, Al-Fe-Ge, thermodynamic properties, calorimetry, electromotive force method, liquid metals, amorphization.

 

Каниболоцкий Д. С. Термодинамические свойства жидких сплавов тройных систем Al-Cu-Si, Al-Fe-Si и Al-Fe-Ge. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02. 00. 04 – физическая химия. – Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2002.

Впервые методом высокотемпературной изопериболической калориметрии в широкой области концентраций определены парциальные и интегральные энтальпии смешения в жидких сплавах тройных систем Al-Cu-Si, Al-Fe-Si и Al-Fe-Ge при 1750 К. Во время калориметрического исследования тройных сплавов были также изучены граничные двойные системы Al-Cu, Al-Si, Fe-Si и Fe-Ge. Методом электродвижущих сил с жидким электролитом измерены термодинамические свойства расплавов Al-Cu-Si, Al-Fe-Si и Al-Fe-Ge в интервале температур 920-1240 К. Для сплавов Al-Cu-Si и Al-Fe-Ge электрохимическое исследование проведено впервые. Установлено, что для жидких сплавов Al-Cu-Si, Al-Fe-Si и Al-Fe-Ge характерны отрицательные отклонения от идеальных растворов, которые уменьшаются при повышении концентрации алюминия и возрастают по мере увеличения содержания меди или железа. Наибольшие отрицательные значения интегральной энтальпии смешения имеют место в системе Al-Fe-Si. В жидких сплавах Al-Cu-Si при увеличении температуры возрастают отрицательные значения интегральной энтальпии и избыточной энергии Гиббса смешения. Эта тенденция проявляется в большей мере при приближении к двойной системе Al-Si. Такой температурный ход интегральных термодинамических функций смешения может объясняться разрушением связей между атомами кремния при нагревании расплава, благодаря чему увеличивается взаимодействие между кремнием и алюминием. В отличие от системы Al-Cu-Si, в сплавах Al-Fe-Ge при увеличении температуры абсолютные значения H и Gxs уменьшаются, что связано с ослаблением взаимодействия между разносортными атомами. Интегральные энтальпии и избыточные энергии Гиббса смешения в жидких сплавах Al-Cu-Si, Al-Fe-Si и Al-Fe-Ge были также рассчитаны по методу Бонье-Кабо исходя из данных для граничных двойных систем. Результаты расчета удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Из анализа концентрационного хода термодинамических функций смешения в исследованных тройных системах установлено, что термодинамические свойства жидких сплавов Al-Cu-Si и Al-Fe-Ge преимущественно определяются взаимодействием компонентов в граничных двойных системах Al-Cu и Al-Fe и, в меньшей степени – в системах Cu-Si и Fe-Ge; тогда как термодинамическое поведение тройных сплавов Al-Fe-Si в основном определяется взаимодействием компонентов в системе Fe-Si.

С использованием полученных термодинамических данных была оценена склонность сплавов исследованных тройных систем к аморфизации при закалке из жидкого состояния. Для этого использовали модель GFT (glass-forming tendency), которая была приспособлена к тройным сплавам, содержащим двойные ассоциаты. Показано, что исследованные сплавы проявляют повышенную склонность к аморфизации в областях, прилегающих к двойным системам Al-Cu и Al-Fe.

Ключевые слова: Al-Cu-Si, Al-Fe-Si, Al-Fe-Ge, термодинамические свойства, калориметрия, метод электродвижущих сил, жидкие сплавы, аморфизация.