CC BY
37
УДК 536.53, 546.6.62, 546.663
Н.Е. Стручева, В.А. Новоженов
Термохимия сплавов редкоземельных металлов с
АЛЮМИНИЕМ
Двойные диаграммы состояния систем редкоземельных металлов с алюминием достаточно хорошо изучены, большинство фа-
-
дцать и более лет назад и не всегда
-
действия компонентов. Более того, в вышедших в последние годы обзорных работах опубликованы противоречивые данные о
.
данным работы [1], существует 10 полных и 4 частично изученных систем А1-РЗМ.
Диаграммы фазовых равновесий РЗМ-А1
-
вия между компонентами, характеризуются
-
единений, малой взаимной растворимостью
-
.
систем, кроме эвтектик со сторон чистых
-
-
.
А1 -
, -
-
.
алюминидов сопровождается значительным экзотермическим эффектом, уменьшением избыточной энергии и свободной энергии .
-
-
ничены. В работах [2-7] хронопотенциомет-рическим методом изучены фазовые составы сплавов лантана, иттрия, церия, гадолиния,
-
.
-
стики образования алюминидов при 800 К
.
В работах [8-9] рассчитаны активности,
-
бса расплавов при 1700 и 1900 К для систем
Оё-А1 и 1650-1750 К для систем ТЬ-А1. В работах [10-13] для систем Ш-А1, Бу-А1, Тт-А1, У-А1 определены энтальпии образования сплавов методом калориметрии при 298 К. В работе [14] определены энтальпии
-
-
ем дифференциального калориметра при 300 К. Величины энтальпий образования равны (в кДж/г-ат):
-27,5 ± 2 (ШзА1); -36,5 ± 2 (Ш2А1);
-50,0 ± 2 (КаА1); -53,0 ± 2(КаА12);
-45,0 ± 2 (МаА1з);
-41,0 ± 2 (КаА14).
Целью нашей работы было исследование сплавов РЗМ с алюминием при различном
.
Сплавы были приготовлены из металлов следующей чистоты: У, Ьа, Се, №, Но, Бу, ТЬ, УЬ (99,95% чистого металла), алюминий (99,99% А1).
Исследование условий взаимодействия металлов приводили в вакуумированных (110-2 мм. рт. ст.) кварцевых ампулах на де-риватографе системы Р.РауНк-.Т.РауНк-Ь.БМеу фирмы МОМ (Венгрия) при скорости нагрева печи 5-10 град/мин, в качестве эталона использовали А1203. Анализ термо-
-
-
дается большими экзотермическими .
-
-
-
таллов в вакуумированных кварцевых ампулах в муфельной печи при температуре 973
.
Для определения фазового состава были сняты рентгенограммы сплавов на установке ДРОН-2,0 с медным излучением. Как пока-
-
химия
-
-
-
.
-
таллиды типа ЯА13 (Я= У, Ьа, Се, Ш, Gd, Но, Бу, ТЬ, УЬ). По мере возрастания концентрации РЗМ образуется металлид ЯА13,
.
в системах образуется твердый раствор ЯА13 .
В пределах концентраций от 30 до 40 ат% РЗМ металлид ЯА12 образует твердый раствор с ЯА13.
-
.
-
.-
-
миния, связанное с образованием твердого
.
-
собствуют пониманию природы сплавов и .
.
Методом калориметрии растворения в
-
плоты растворения и рассчитаны энтальпии образования сплавов и интерметаллических
.-ния сплавов имеют большие отрицательные
-
41 /
теплоты растворения РЗМ (от -686,6 до -674,9 /
.
состава сплава к составу металлида ЯА12 скорость растворения несколько
.
ат% РЗМ, растворяются в соляной кислоте с .
-
-
-
да с конгруэнтной точкой плавления ЯА12.
-
.
энтальпий образования равны (кДж/г ' ат):
-41,8 ± 0,2 (УА12); -50,2 ± 0,8 (СеА12);
-50,2 ± 0,1 (ЬаА12); -68,9 ± 0,3 (NdA12);
-52,5 ± 0,3 (GdA12); -61,6 ± 0,3 (ТЬА12 );
-41,5 ± 0,2 (БуА12); -35,6 ± 0,2 (НоА12);
35,6 ± 0,2 (ТтА12);
-41,4 ± 0,3 (УЬА12).
-
-
пий образования металлидов от разности А1 -
.
-
-
сти радиусов РЗМ-А1 в системах Ьп-А1 не .-троотрицательности Ьп иА1 увеличивается
.-
ченные результаты приведены в таблице. Выводы
1.
С алюминием при различных соотношениях
-
.
2.
алюминия с РЗМ начинается при 860-953 К
-
.
3.
-
.-
-
.
4.
-
.
-
.
5.
имеют металлиды с конгруэнтной точкой плавления ЯА12.
Термодинамические свойства сплавов РЗМ с алюминием
Состав, ^п, ат. доля - А Нобр., кДж./г -ат метод э.д.с. при 800 К - А ., / ат метод калориметрии при 298 К Состав, NLn, ат. доля - А ., / -ат метод э.д.с. при 800 - А ., / ат метод калориметрии при 298 К
Иттрий [3] [13] Лантан [2]
0,25 45,2 ± 0,2 29,3 ± 0,2 0,20 42,7 ± 0,2
0,33 57,7 ± 0,3 41,8 ± 0,2 0,25 52,3 ± 0,3
0,50 76,6 ± 0,6 36,5 ± 0,2 0,33 66,9 ± 1,0 50,2 ± 0,1
0,60 87,9 ± 0,8 0,50 83,3 ± 1,2
0,66 79,9 0,75 49,4 ± 2,9
Г адолиний [4] Церий [5]
0,25 46,4 ± 0,1 31,6 ± 0,2 0,20 40,0 ± 0,5 33,4 ± 0,5
0,33 63,6 ± 0,1 52,5 ± 0,3 0,25 48,2 ± 0,7 47,1 ± 0,7
0,50 86,6 ± 0,2 43,2 ± 0,2 0,33 50,0 ± 0,8 50,2 ± 0,8
0,60 98,3 ± 0,4 0,50 77,6 ± 1,5 47,8 ± 0,6
0,66 89,5 ± 0,5 0,75 76,6 ± 2,4 43,5 ± 0,6
Празеодим [6] Неодим [7] [10]
0,21 46,2 ± 1,2 0,21 47,8 ± 0,5 44,4 ± 1,0
0,25 53,8 ± 1,4 0,25 55,4 ± 0,7 56,8 ± 0,4
0,33 71,0 ± 1,8 0,33 71,3 ± 0,9 68,9 ± 0,3
0,50 99,2 ± 0,3 0,50 95,8 ± 3,8 99,4 ± 0,3
0,67 110,8 ± 6,3 0,67 107,8 ± 5,0 30,8 ± 0,9
0,75 99,4 ± 10,4 0,75 88,2 ± 5,6
Г ольмий Тулий [12]
0,25 30,4 ± 0,2 0,10 17,7 ± 0,2
0,33 35,6 ± 0,2 0,17 22,7 ± 0,2
0,33 39,7 ± 0,1
Диспрозий [11] 0,56 36,5 ± 0,1
0,25 31,7 ± 0,4 0,70 26,1 ± 0,3
0,33 41,5 ± 0,2
0,50 31,7 ± 0,4 Иттербий
0,75 31,5 ± 0,2 0,11 18,1 ± 0,5
0,21 28,9 ± 0,9
Тербий 0,25 39,8 ± 0,2
0,25 30,8 ± 0,3 0,33 41,4 ± 0,3
0,30 50,0 ± 1,7 0,50 39,8 ± 0,7
0,33 61,6 ± 0,3 0,60 34,6 ± 0,8
0,50 50,8 ± 0,3 0,75 25,4 ± 0,5
химия
Литература
1. .. .. :
взаимодействие с р-элементами. М., 1990.
2.
-
динамические свойства сплавов Ьа-А1 // Изв.
. 5.
3.
-
динамические свойства соединений системы У-А1 // .
1979. №5.
4.
-
динамические свойства сплавов гадолиния с // . -
1.
5.
С.П., Кондратов А.С. Термодинамические
//
. 5.
6.
С. П., Богданов А. А. Термодинамические свойства соединений системы Рг-А1 // Изв.
3.
7.
С.П., Освальд А.Г. Термодинамические
// .
5.
8. Звиададзе Г.Н., Емекеев С.В., Петров А.А., Казенас Е.К. Термодинамика жидких растворов алюминий-гадолиний // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1984. №1.
9. Звиададзе Г.Н., Емекеев С.В., Петров
-
лических расплавов в системе тербий// . -гия. 1985. №5.
10. Новоженов В.А., Берсенева Е.Е.
.
.
.
11. .. .. -
-
..
.
12. Новоженов В.А., Лялюк Г.В. Исследование взаимодействия тулия с алюминием и цинком. Барнаул, 1988. Деп. в
.
13. Новоженов В.А., Котенко С.И. Иссле-
-
.
№385-ХП89.
14. Borzone G., Cardibale A. M., Caccia-mani G., Ferro R. On the Termochemistry of the Nd-Al Alloys // Z. Metallk. 1993. №9.
