Научная статья на тему 'ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ КРИТИЧЕСКОГО РАСПАДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМ PB-CU И PB-ZN'

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ КРИТИЧЕСКОГО РАСПАДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМ PB-CU И PB-ZN Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
10
3
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВЫЙ МЕТОД / РАСПЛАВ / СИСТЕМА / МЕТАЛЛ / ПОЛУПРОВОДНИК / КРИТИЧЕСКИЙ СОСТАВ / КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА / РАССЛАИВАНИЯ

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Нуров Курбонали Бозорович, Джураев Тухтасун Джураевич, Мухаббатов Хушнуд Курбонович, Ходжаев Фируз Камолович

Импульсно - фазовым методом на проходящей волне исследованы температурные и концентрационные зависимости скорости распространения ультразвука в расплавах системы Pb-Zn и Cu-Pb. Показано, что акустический метод, основанный на измерении скорости распространения ультразвука на разных уровнях по высоте жидкого образца, может быть с успехом использован для надежного установления границы области расслаивания расплавов на фазовой диаграмме: высокотемпературных металлических, полупроводниковых и ионных расплавов, а также для определения критического состава и температуры. Предполагаемый метод может быть использован для исследования самого процесса расслаивания.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Нуров Курбонали Бозорович, Джураев Тухтасун Джураевич, Мухаббатов Хушнуд Курбонович, Ходжаев Фируз Камолович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE DETERMINATION OF THE CRITICAL DECAY COORDINATES IN MELTS OF THE PB-CU AND PB-ZN SYSTEMS

The temperature and concentration dependences of the propagation velocity of ultrasound in the melts of the Pb-Zn and Cu-Pb systems are investigated by the pulse - phase method on a transmitted wave. It is shown that the acoustic method based on measuring the propagation velocity of ultrasound at different levels along the height of a liquid sample can be successfully used to reliably establish the boundary of the separation region of melts in the phase diagram: high-temperature metal, semiconductor and ionic melts, as well as to determine the critical composition and temperature. The proposed method can be used to study the delamination process itself.

Текст научной работы на тему «ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ КРИТИЧЕСКОГО РАСПАДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМ PB-CU И PB-ZN»

Emomov Ismoil Abdumalikovich - Applicant for the Department of General and Analytical Chemistry, Dangara State University. Address: Tajikistan, Dangara. Phone: (+992) 000300140. Ganiev Izatullo Navruzovich - Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Technology of Chemical Production, Academician of the National Academy of Sciences of Tajikistan. Address: 734042, Tajikistan, Dushanbe, st. acad Radjabovs, 10. E-mail: ganiev48@mail.ru. Phone: (+992) 93-572-88-99.

УДК 534.2:546.3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ КРИТИЧЕСКОГО РАСПАДА В РАСПЛАВАХ

СИСТЕМ Pb-Cu И Pb-Zn

Нуров К.Б., Джураев Т.Дж., Ходжаев Ф.К., Мухаббатов Х.К.

ТГПУ имени Садриддина Айни, ТТУ имени академика М. С. Осими

Изучение координат критического распада несмешивающихся фаз в системах Pb-Cu и Pb-Zn проводилось импульсно-фазовым методом, сущность которого описана в [1]. Во время исследований рабочий объем акустической установки откачивали до 10-2 Па и в целях исключения попадания воздуха в него заполняли высокочистым аргоном до давления, превышающего атмосферное на 0.1-0.15 Па. 2-3 МГц составила несущая частота ультразвуковых импульсов. Погрешность измерений не превышала 0.1%. На торцы звукопроводов наносили тонкий слой борного ангидрида B2O3 толщиной около 10 мк для получения устойчивого акустического контакта между волноводами и расплавами.

Результаты измерений скорости распространения ультразвука по высоте расплава Р Ъ 0 i 3 5Си 0 i 6 5 при различных температурах представлены на рис. 1. Следует отметить, что перед измерениями при каждой температуре расплавы выдерживали в течение 20 минут.

tr" . 1 fï -

Рис. 1. Кривые зависимости изменения скорости распространения ультразвука от температуры

по высоте столба расслаивающегося расплава (РЬ^Ои^) в системе РЬ-Си: 1-1317; 2-1291; 3-1271; 4-1258; 5-1248 К.

Можно видеть , что при температуре 1317 и 1291 К (линии 1 и 2) х>3 — К характеристики представляют прямые параллельные оси И, т.е. скорость ультразвука не зависит от высоты столба, что и должно быть для однородного раствора. Характер проявления линии 3 изменился, и она расположилась на ступень выше, т.е. при 1271 К гомогенный расплав распался на две жидкости. Затем при 1258 и 1248 К величина ступеньки Д х>3 увеличилась (4 и 5 характеристики), что указывает на повышение концентрационного разрыва в проявляющихся слоях с понижением температуры. Ступеньки 3 и 5 х>3 — К характеристик фиксируются с наибольшей точностью при одной и той же высоте. Подтверждение того, что граница между образовавшимися слоями при изменении температуры от расслаивания до монотектики находится в одном положении, свидетельствует о перераспределении атомов элементов без изменения объема фаз и массы. Поэтому данный состав можно считать критическим, а температуру х>3 — К характеристики 3, которая фиксируется чётко, -критической.

Определяя р3 — К характеристики для расплавов других концентраций, можно выстроить весь купол распада на диаграмме состояния. Для этого по полученным данным строится концентрационно-температурная зависимость скорости ультразвука. Такая зависимость в виде политерм 1-8 с исходными концентрациями (15, 20, 30, 35, 40, 50, 60 и 65 ат.% РЬ, соответственно) компонентов для расплавов системы РЬ-Си представлена на рисунке .

Образовавшаяся огибающая кривая представляет собой концентрационно-температурную зависимость р3 вдоль купола распада. Все политермы при Т > Ткр имеют отрицательный наклон к оси температур. Подобное изменение скорости ультразвука объясняется тем, что выше критической температуры существует гомогенный расплав. Так как политермы линейно спадают с температурой,

начиная от температур распада, никаких аномалий на рис.2 не просматривается. Этот факт указывает на то, что нет заметного развития крупномасштабных флуктуаций в расплавах данной системы.

Рис 2. Огибающая кривая температурно-концентрационной зависимости скорости распространения ультразвука в расплавах системы РЬ-Си.

На основании результатов проведенных исследований, представленных на рисунках 1 и 2, построили кривое моновариантное равновесие, ограничивающее область расслаивания на диаграмме состояния системы Pb-Cu (рис.3 а и б). Установлено, что в системе характер кривой моновариантного равновесия Ж1-Ж2 представляет собой асимметричную бинодаль с максимумом, смещённым в сторону больших концентраций меди. Высота области расслаивания, представляющая разницу между Тр и Тм, составляет 430, а координаты критической точки: температура - (1271+2) К; состав - 0.35 ат. доли РЬ; остальное Си [2]. На рисунке 3 для сравнения приведены диаграммы состояния системы РЬ-Си, построеннные расчётом (а) и экспериментально (б). Можно увидеть, что между ними существует удовлевтроительное сходство и совпадение результатов (таблица!).

800

О 20 12 42.95 69 4 100

10Я4"

1 ж

Жрь+Ж{_ ____ 995" 65 Ж+Ти, „ У

/ /"Г 955° — { 84.5

. / ЖРЪ 1 ТВс

326 ,а+Тв Си

Р«-— н— 1 '

РЬ 25 50 75 Си рь 25 50 75 Си

Си, (аг.> Си, <•/•> <ат.)

Рис. 3. Диаграммы состояния системы РЬ-^: а-расчётная; б-экспериментальная.

Таблица 1.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных координат узловых точек диаграмм состояния систем РЬ-Си и РЬ^п

Т эвтектического Т монотектического Координаты критического

Система превращения, К превращения, К распада, К

Расч. Эксп. Расч. Эксп. Расч. Эксп.

X2KP Т X2KP Т

Pb-Cu 598 599 1262 1228 0.62 1510 0.65 1268

Pb-Zn 597 591.2 657 690.8 0.68 1250 0.72 1071

о 9.51 23.98 48.62 100 0 9.51 23.9S 48.62 IOO

РЬ 25 50 75 Zn РЬ 25 50 75 Zn

Zil, % (аI I Zn, % (a r.)

Рис.4. Диаграммы состояния системы Pb-Zn: а-расчётная; б-экспериментальная.

Аналогичные экспериментальные исследования скорости распространения ультразвука vs в зависимости от высоты h столба жидкости при различных температурах и концентрациях были проведены для системы Pb-Zn, результатом которых стала построенная диаграмма состояния указанной системы (рис. 4 и таблица 1).

ЛИТЕРАТУРА

1. .Нуров К.Б. Акустическое исследование расслаивания полупроводниковых и металлических систем//Дисс. на соиск. уч. степ. канд. хим. наук- Москва.-1989.-168с.

2. Ходжаев Ф.К. Исследование области расслаивания расплавов в системе Cu-Pb импульсно-фазовым методом/Ф.КХоджаев, К.Б. Нуров//Вестник Южно-Уральского Госуниверситета. Серия Металлургия.-2019.-Т.19,-№4.-С.4-9.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ КРИТИЧЕСКОГО РАСПАДА В РАСПЛАВАХ

СИСТЕМ Pb-Cu И Pb-Zn

Импульсно - фазовым методом на проходящей волне исследованы температурные и концентрационные зависимости скорости распространения ультразвука в расплавах системы Pb-Zn и Cu-Pb. Показано, что акустический метод, основанный на измерении скорости распространения ультразвука на разных уровнях по высоте жидкого образца, может быть с успехом использован для надежного установления границы области расслаивания расплавов на фазовой диаграмме: высокотемпературных металлических, полупроводниковых и ионных расплавов, а также для определения критического состава и температуры. Предполагаемый метод может быть использован для исследования самого процесса расслаивания.

Ключевые слова: импульсно-фазовый метод, расплав, система, металл, полупроводник, критический состав, критическая температура, расслаивания.

THE DETERMINATION OF THE CRITICAL DECAY COORDINATES IN MELTS OF

THE Pb-Cu AND Pb-Zn SYSTEMS

The temperature and concentration dependences of the propagation velocity of ultrasound in the melts of the Pb-Zn and Cu-Pb systems are investigated by the pulse - phase method on a transmitted wave. It is shown that the acoustic method based on measuring the propagation velocity of ultrasound at different levels along the height of a liquid sample can be successfully used to reliably establish the boundary of the separation region of melts in the phase diagram: high-temperature metal, semiconductor and ionic melts, as well as to determine the critical composition and temperature. The proposed method can be used to study the delamination process itself.

Key words: pulse-phase method, melt, system, metal, semiconductor, critical composition, critical temperature, delamination.

Сведение об авторах:

Нуров Курбонали Бозорович-к.х.н., доцент кафедры экспериментальной физики ТГПУ имени Садриддина Айни. E-mail nurov-58@mail.ru моб. тел: 93-823-65-65., 900-50-39-34. Джураев Тухтасун Джураевич - д.х.н., профессор кафедры металлургии ТТУ имени академикаМ. Осими. E-mailmcm45@mail.ru

Мухаббатов Хушнуд Курбонович-к.т.н., доцент. зав. кафедрой экспериментальной физики ТГПУ имени Садриддина Айни. E-mail mhq71@mail.ru

Ходжаев Фируз Камолович-к.т.н., ст. преподаватель кафедры металлургии ТТУ имени академикаМ. Осими. E-mailfiruz1083@mail.ru

About authors:

Nurov Kurbonali Bozorovich - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Experimental Physics, TSPU named after Sadriddin Aini. E-mail nurov-58@mail.ru mob. tel: 93-823-65-65, 900-50-39-34.

Dzhuraev Tukhtasun Dzhuraevich - Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Metallurgy, TTU named after academician M. Osimi. E-mail mcm45@mail.ru Mukhabbatov Khushnud Kurbonovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. the Head of the Department of Experimental Physics, TSPU named after Sadriddin Aini. E-mail mhq71@mail.ru

Khojaev Firuz Kamolovich-Candidate of Technical Sciences, Senior. Lecturer of the Department of Metallurgy, TTU named after academician M. Osimi. E-mailfiruz1083@mail.ru

УДК 521.633

ИЗУЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ОТ

СЖИГАНИЯ УГЛЕЙ ЗИДДЫ

Маматов Э.Д., Джафаров Б.А.

Институт химии имени В.И.Никитина НАН Таджикистана

В последнее время вопросы, связанные с улучшением экологической ситуации наиболее актуальны не только в Таджикистане, но и за ее пределами. Как известно они имеют техногенный характер. За последние 5-10 лет исследования отходов производства и золошлаковых отходов, которые требуют пристального внимания с целью утилизации или переработки для улучшения экологической ситуации в стране и решения производственных проблем с получением определенного вида сырья и материалов [1-3, 4].

О необходимости использования зольных отходов опубликовано много работ, большинство из которых посвящено применению их в строительной индустрии в качестве добавок для бетона или получения строительных материалов. Очень мало работ рассматривает вопросы извлечения ценных микроэлементов [2].

Следует, отметить, что в зольных отходах сжигания углей сконцентрировано большое количество соединений железа, алюминия, хрома, никеля, марганца, редких и рассеянных элементов: ванадия, германия, галлия и тд. Согласно литературным данным при сжигании каменного угля на электростанциях вместе с золой выбрасывается больше металлов, чем их добывается в природе [4].

В процессе сжигания углей, при довольно высокой температуре порядка 1500 оС, происходит преобразование всех присутствующих соединений в минерал магнетит (Fe3O4). Находясь в расплавленном, распыленном и взвешенном в струе дымовых газов состоянии, капли магнетита приобретают форму шариков. Возможные направления использования магнетитовых микрошариков - производство красителей, наполнитель бетонов, способных экранировать электромагнитные излучения, порошковая металлургия, природно-легированные концентраты железной руды.

При дефиците воздуха и наличии несгоревших частиц угля в расплавленном шлаке образуется ферросилиций-сплав железа с кремнием. Соотношение между Fe, Al и Si непостоянно, и поэтому химическая формула соединения записывается обычно FexSiy или AlxSiy, которые, являются сильнейшим ферромагнетиком и образуют цеоносфер.

Железо в углях содержится главным образом в составе минералов пирита (FeS2) и сидерита (FeCO3), при этом также значительная часть может встречаться в форме железоорганических соединений.

Прежде всего, золошлаковые отходы могут, заменить песок, применяемый в качестве заполнителя бетонов и строительных растворов. При достаточно высоком содержании извести их можно использовать вместо цемента. По масштабам возможного применения в получении бетонах, которое может решить проблему ликвидации золоотвалов путем их полной утилизации. Также их можно использовать в качестве заполнителей при производстве «легких» бетонов, а также для тепло- и звукоизоляции.

Химический анализ золошлаковых отходов показывает, что большая часть состоит из оксидов алюминия, кальция, железа и кремния.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.