CC BY
13
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М КИРОВА Том 105 ' 1960 г.
КОНТАКТНОЕ ПЛАВЛЕНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
П. А. САВИНЦЕВ, Б. Ф. УФИМЦЕВ (Представлено научным семинаром радиотехнического факультета)
В науке и технике находят большое применение легкоплавкие эвтектические сплавы, температура плавления которых ниже температуры плавления исходных компонентов. Известны двойные и тройные эвтектические сплавы, значительно реже встречаются эвтектики из четырех и пяти компонентов. Неизвестны легкоплавкие сплавы из шести и более компонентов.
Получение сплавов из большого числа компонентов представляло бы значительный теоретический и практический интерес, так как при этом расширялся бы круг сплавов, обладающих полезными свойствами.
В ряде работ [1, 3] высказывались мнения о том, что эвтектики из пяти и более компонентов не существуют и не могут быть получены. *
Иенеке [¡] доказывал невозможность существования многокомпонентных эвтектических систем, исходя из геометрических соображений: эвтектики представляют собой смесь разнородных кристаллов. Поэтому в т- фазной эвтектике должен осуществляться контакт т различных веществ. В одной же точке могут контактировать максимум 4 кристалла. Следовательно, возможны только двух-, трех- и четырехкомпонентные эвтектические системы.
С. В. Авакян и Н. Ф. Лашко [2] подвергли критике высказывания Иенеке. Они приводят геометрическую схему, в которой иллюстрируется возможность контакта шести разнородных кристаллов. Ограниченное число фаз в эвтектике вытекает, по их мнению, из принципа, согласно которому возникновение эвтектики определяется вероятностью образования контакта т фаз. Для нахождения вероятности такого события С. В. Авакян и Н. Ф. Лашко предлагают формулу
где N—число возможных объектов исследования (для эвтектик из элементов совпадает с числом химических элементов).
р — вероятность возникновения зародыша любой из т фаз в любом из единичных объемов.
р —77-, где к — среднее число объектов з единице объема. 1 у
Сд-— число сочетаний из N по т.
Если N достаточно велико и р--- —— достаточно мало, то приходим к уравнению Пауссона
кт
Рт~ -— ехР( к)
т\
при к= 1 получается
Рт=
ет\
Отсюда видно, что вероятность сосуществования элементов заметно уменьшается с увеличением числа фаз. Относительная вероятность возникновения т - фазной эвтектики по отношению к двухфазной будет равна:
2!_=__1__
р2 т\ 3-4'5...(/я — \)т.
Расчеты, выполненные по этой формуле, показали следующее:
Число фаз, т
3
гт\р* 1 ! о.зззз
0,0833 0,0166
0,002'.
Из приведенных значений видно, что вероятность существования эвтектики с числом фаз более четырех очень мала. Этим С. В. Ава-кян и Н. Ф. Лашко объясняют отсутствие в справочной литературе данных о многокомпонентных эвтектиках .с числом фаз более четырех. М. X. Глузман и В. П. Рубцова [3] используют выводы С. В. Ава-кян и Н. Ф. Лашко для полного отрицания возможности определения температуры плавления систем из пяти и более компонентов методом контактного плавления.
Выводы Глузмана и Рубцовой являются несостоятельными.
Малая вероятность существования поликомпонентных эвтектик совсем не означает полного их отсутствия. Опытами [4] обнаружены эвтектики из семи компонентов.
При применении метода контактного плавления к поликомпонентным системам была использована интересная особенность получающихся жидких капель. Если на поверхность кристалла А поместить частицу кристалла В и проводить нагревание, то по достижении температуры контактного плавления образуется жидкость, которая будет растекаться по поверхности кристалла А [5]. Это объясняется тем, что поверхностное натяжение жидкой эвтектической капли о в точке плавления Ь меньше суммы поверхностных натяжений кристаллов за-\-зб при той же температуре.
Для отыскания тройной эвтектики можно на пленку затвердевшей двойной эвтектики на кристалле А поместить крупинку компонента С и проводить нагревание в прежнем порядке до появления капель тройной эвтектики. Затем таким путем можно получить четырехком-понентные, пятикомпонентные, шестикомпонеитные и т. д. сплавы.
Для получения большого количества расплава кристаллы А, В, С и г. д. должны быть больших размеров.
Легкоплавкие многокомпонентные сплавы, обнаруженные нами методом контактного плавления, приводятся в табл. 1. Есть основание ожидать существование легкоплавких сплавов и с числом элементов, большим указанного в табл. 1.
Таблица 1
Температура контактного плавления органических систем
Число компонен- Компоненты Температура контактного плавления, °С
тов
О Альфа-нафтол-{-бета-нафтол -;-74,0
3 Ал ьфа-нафтол +бета-нафтол-^альфа-нафтиламин -;-40,0
т Альфа-нафтол+бета-нафтол-Ьальфа-нафтиламин-Ьор-то-нитрофенол -1 9,0
5 Альфа-нафтол-! бета-нафтол4-альфа-нафтиламин+ор-то-нитрофенол -г бета-нафтил амин 4-4,0
б Альфа-нафтол+бета-нафтол-^-альфа-нафтиламин+ор-то-натрофенол + бета-нафтиламии+резорцин —26
7 Альфа-нафтол-Ьбета-нафтол + альфа-нафтиламин-^ор-то-нитрофенолН-бета-нафтил амин+резорцин+камфора —58
S Альфа-нафтол^ бета-нафтол-]-альфа-нафтиламин-}-ор-то-нитрофенол^бета-нафтиламин4-резорцин-|-камфора-|--{-бензойная кислота —61
9 Альфа-нафтол+бета-нафтол + альфа-нафтиламин+ор-то-нитрофенол + бета-нафтил амин+резорцин Н-камфора^--1-бензойная кислота+нафталин -63
10 А льфа-нафтол + бета-нафтол + ал ьфа-нафтиламин+ор-то-нитрофенол+бета-нафтиламин+резорцин-}-камфора+ + бензойная кислота+нафталин-^альфа-хлоруксусная кислота -65
11 Альфа-нафтол-К бета-нафтол —альфа-нафтиламин+ор-то-нитрофенол-|-бета-нафтил амин 4" резорцин+камфора-|-+ бензойная кислота-|-нафталин4-альфа-хлоруксусная кислота 4-фенол —82
Таким образом, контактное плавление возможно и в системах, состоящих из большого числа компонентов.
ЛИТЕРАТУРА
]. Jan ecke Е., Kurzgeiasstes Handbuch aller Legierungen, 1937.
2. Авакян С. В. и Л а ш к о Н. Ф., О природе эвтектических сплавов. ЖФХ, т. 23, вып. 3, 315, 1949.
3. Глузман М. X. и Рубцова В. П., Определение эвтектического плавления трех-п четырехкомпонентных органических систем., ЖОХ, т. 27 (89), вып. 3, 704, 1957.
4. С а винце в П. А. и Вятки на А. В., Поликомпонентные легкоплавкие сплавы. Известия вузов МВО СССР, Физика № 4, 1958.
5. С а р а т о в к и н Д. Л. и С а в и н ц е в П. А., Капиллярные явления при контактном плавлении., ДАН СССР, т. 80, № 4, 1951.
