М. П. Дохов, Э. Х. Шериева, М. Н. Кокоева.

АННОТАЦИЯ

В статье, используя, известные из литературы экспериментальные данные углов смачивания тугоплавких металлов жидким цинком проведены расчеты межфазных энергий в этих системах. В связи с тем, что прямого метода измерения межфазной энергии на границе твердая фаза – расплав другого металла не существует, то вычисление этой величины становится актуальной задачей. Поскольку расчеты межфазных энергий на границах раздела твердых металлов с жидким цинком проведены с использованием величин поверхностных энергий твердых металлов, измеренных бесконтактным методом, т.е. в отсутствие контакта с жидким металлом, то учет влияния жидкой фазы на поверхностную энергию твердого металла не представляется возможным. Однако, если иметь в виду, что цинк не образует с данными металлами растворов и соединений, то влиянием жидкого цинка на поверхностные энергии твердых металлов, по-видимому, можно пренебречь. Если удельная свободная поверхностная энергия больше межфазной энергии на границе раздела твердый металл – расплав, то равновесный краевой угол оказывается острым, в противном случае, т.е. при σ_тп < σ_тж – угол смачивания тупой.

При угле смачивания большем девяноста градусов работа адгезии жидкости к твердому металлу тем больше, чем угол смачивания ближе к прямому углу, но её отношение к поверхностной энергии расплава остается меньше единицы. Дальнейшее увеличение краевого угла по абсолютному значению приводит к уменьшению работы адгезии до нуля при 180°. В равновесных условиях в любых системах, по-видимому, угол смачивания 180° не достигает. Результаты вычислений межфазных энергий изученных систем показывают принципиальную применимость уравнения Юнга для расчета межфазной энергии на границе раздела твердое-жидкость (расплав) в системах, в которых не протекают химические реакции, то есть в равновесных условиях. Эти результаты могут быть использованы при подборе металлических расплавов при пайке изделий из тугоплавких металлов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

межфазная энергия, поверхностная энергия, твердый металл, жидкий металл, контактный угол, краевой угол.

DOI: 10.31857/S0235010620060031

А. В. Руденко, А. П. Аписаров, А. В. Исаков, О. В. Гришенкова, Ю. П. Зайков.

АННОТАЦИЯ

Температура ликвидуса и удельная электропроводность расплавов (CsCl–NaCl–KCl)_эвт – IrCl₃, перспективных для производства иридиевых покрытий и композитных материалов, были определены методами термического анализа и импедансной спектроскопии. Установлены диапазоны температур ликвидуса (753–983) ± 5 К и солидуса (751–755) ± 4 К, построена соответствующая часть фазовой диаграммы для квазибинарной системы (CsCl–NaCl–KCl)_эвт – (0–2.12 мол. %) IrCl₃. Показано, что наименьшее значение температуры ликвидуса наблюдается для расплава, содержащего 1.4 мол. % IrCl₃. Увеличение температуры ликвидуса в расплавленных смесях с концентрацией более 1.5 мол. % IrCl₃ объяснено образованием соединения Cs₃IrCl₆, обнаруженного посредством рентгенофазового анализа. Установлено, что удельная электропроводность исследуемых расплавов, измеренная в области гомогенности, линейно снижается с уменьшением температуры и увеличением концентрации IrCl₃. Определены коэффициенты, описывающие температурные зависимости электропроводности расплавов (CsCl–NaCl–KCl)_эвт – (0–2.12 мол. %) IrCl₃. Среднее значение температурного коэффициента составило (2.35 ± 0.02) ∙ 10^–3 Ом^–1см⁻¹K⁻¹ для всех исследованных иридийсодержащих составов. Добавка 1 мол. % IrCl₃ приводит к уменьшению удельной электропроводности примерно на 7%. Установлено, что при концентрации трихлорида иридия 1.4–1.5 мол. % рабочая температура может быть снижена до ~800 К, при более низких и высоких концентрациях IrCl₃ температура процесса может варьироваться от 850 до 1030 К в зависимости от условий электроосаждения.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

иридий, хлоридный расплав, квазибинарная фазовая диаграмма, удельная электропроводность

DOI: 10.31857/S0235010620060109

А. В. Руденко, А. П. Аписаров, А. В. Исаков, О. В. Гришенкова, Ю. П. Зайков.

АННОТАЦИЯ

Температура ликвидуса и удельная электропроводность расплавов (CsCl–NaCl–KCl)_эвт – IrCl₃, перспективных для производства иридиевых покрытий и композитных материалов, были определены методами термического анализа и импедансной спектроскопии. Установлены диапазоны температур ликвидуса (753–983) ± 5 К и солидуса (751–755) ± 4 К, построена соответствующая часть фазовой диаграммы для квазибинарной системы (CsCl–NaCl–KCl)_эвт – (0–2.12 мол. %) IrCl₃. Показано, что наименьшее значение температуры ликвидуса наблюдается для расплава, содержащего 1.4 мол. % IrCl₃. Увеличение температуры ликвидуса в расплавленных смесях с концентрацией более 1.5 мол. % IrCl₃ объяснено образованием соединения Cs₃IrCl₆, обнаруженного посредством рентгенофазового анализа. Установлено, что удельная электропроводность исследуемых расплавов, измеренная в области гомогенности, линейно снижается с уменьшением температуры и увеличением концентрации IrCl₃. Определены коэффициенты, описывающие температурные зависимости электропроводности расплавов (CsCl–NaCl–KCl)_эвт – (0–2.12 мол. %) IrCl₃. Среднее значение температурного коэффициента составило (2.35 ± 0.02) ∙ 10^–3 Ом^–1см⁻¹K⁻¹ для всех исследованных иридийсодержащих составов. Добавка 1 мол. % IrCl₃ приводит к уменьшению удельной электропроводности примерно на 7%. Установлено, что при концентрации трихлорида иридия 1.4–1.5 мол. % рабочая температура может быть снижена до ~800 К, при более низких и высоких концентрациях IrCl₃ температура процесса может варьироваться от 850 до 1030 К в зависимости от условий электроосаждения.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

иридий, хлоридный расплав, квазибинарная фазовая диаграмма, удельная электропроводность

DOI: 10.31857/S0235010620060109

С О Д Е Р Ж А Н И Е

А. Г. Давыдов, Н. К. Ткачев. 

АННОТАЦИЯ

Представлен метод учета поляризационных взаимодействий между ионами в бинарных жидкосолевых расплавах с общими катионами и анионами посредством термодинамической теории возмущений на базе модели многосортной смеси заряженных твердых сфер различающихся диаметров. На этой основе проведены расчеты температур плавления простых галогенидных солей натрия и цезия, а также поверхности ликвидус на фазовых диаграммах бинарных солевых смесей NaF–NaCl, CsF–CsCl, NaF–CsF и NaCl–CsCl эвтектического типа. Показано, что учет ион-дипольных взаимодействий в жидкой фазе приводит к снижению температур плавления щелочно-галоидных солей по сравнению с моделью заряженных твердых сфер. Погрешность в определении температур плавления простых солей натрия и цезия без подгонки параметров парного потенциала не превышает 10%. При описании линий ликвидус в рассмотренных бинарных системах наблюдается смещение положения эвтектического равновесия в сторону менее тугоплавкого компонента на величину до 5% и небольшое завышение температуры эвтектической точки по сравнению с температурами плавления чистых компонентов смеси.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

поляризуемость, заряженные твердые сферы, термодинамическая теория возмущений, среднесферическое приближение, галогениды натрия и цезия, фторидно-хлоридные смеси, температура плавления, поверхность ликвидус, фазовые диаграммы, эвтектическое равновесие

DOI: 10.31857/S0235010620050035

В. Н. Докутович, И. В. Корзун, Н. К. Ткачев. 

АННОТАЦИЯ

Солевые смеси находят широкое применение в самых различных областях науки и техники. Для разработки новых композиций и поиска оптимальных составов для их практического использования необходимо изучение фазовых диаграмм. В настоящее время имеется ряд существенных пробелов в понимании и описании диаграмм плавкости взаимных солевых смесей. Реакция обмена в так называемых тройных взаимных системах приводит к целому ряду существенных особенностей, проявляющихся на фазовой диаграмме. В качестве объекта исследования была выбрана солевая смесь LiF–MnCl₂, которая является одной из пограничных бинарных систем во взаимной смеси Li, Mn || F, Cl. Цель настоящей работы – изучение фазовых равновесий в системе LiF–MnCl₂, включающее анализ возможности протекания в ней обменной реакции и построение диаграммы плавкости. В данной работе исследования проводили методом синхронного термического анализа (СТА) с использованием термоанализатора STA 449C Jupiter фирмы NETZSCH (Германия). Исследуемые соли, обладая высокой агрессивностью, после плавления начинают «выползать» по стенкам тигля. Кроме того, высокая летучесть компонентов смесей при высоких температурах приводит к неконтролируемому изменению состава. Это затрудняет интерпретацию полученных результатов. В связи с этим было принято решение разработать и сконструировать прибор дифференциального термического анализа (ДТА), в котором в качестве контейнеров используются герметичные ампулы из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. Впервые методами ДТА и ДСК были исследованы фазовые равновесия жидкость-твердое во взаимной солевой системе LiF–MnCl₂. Результаты РФА застывших плавов подтвердили наличие в них только двух исходных веществ (фторида лития и хлорида марганца), что хорошо согласуется с результатами термодинамического анализа реакции обмена 2LiF + MnCl₂ = 2LiCl + MnF₂. Фазовая диаграмма системы LiF–MnCl₂ имеет вид простой двухкомпонентной системы с одной эвтектической точкой. Эвтектика близка к составу 0.547LiF–0.453MnCl₂ и характеризуется температурой 734.2 К.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

фазовая диаграмма, взаимные смеси, ДСК, ДТА, фторид лития, дихлорид марганца.

DOI: 10.31857/S0235010620050047

Д. В. Александров, И. Г. Низовцева, И. В. Александрова, А. А. Иванов, И. О. Стародумов,

Л. В. Торопова, О. В. Гусакова, В. Г. Шепелевич. 

АННОТАЦИЯ

В работе развита модель процесса направленного затвердевания бинарных расплавов с двухфазной зоной, когда доля жидкой фазы описывается пространственно-временной скейлинговой зависимостью. Введены автомодельные переменные с законами роста межфазных границ обратно пропорциональными квадратному корню из времени. Математическая модель процесса переформулирована с использованием автомодельных переменных. Определены точные автомодельные решения уравнений тепломассопереноса при наличии двух подвижных границ фазового перехода: твердая фаза – двухфазная зона и двухфазная зона – жидкая фаза. В виде интегральных выражений найдены распределения температуры и концентрации примеси в твёрдой фазе, двухфазной области и расплаве. Уменьшение безразмерной температуры охлаждаемой границы приводит к увеличению скорости кристаллизации и повышению доли жидкой фазы. Определены скорость кристаллизации, константы параболического роста и доля жидкой фазы на границе твердая фаза – двухфазная зона в зависимости от скейлингового параметра, а также теплофизических констант затвердевающего расплава. Найдены положения границ фазового перехода между твёрдой фазой и двухфазной областью, а также двухфазной областью и бинарным расплавом.  Проанализированы зависимости для скорости затвердевания (обратно пропорциональные квадратному корню из времени). При этом показано, что скейлинговый параметр существенно влияет на скорость процесса затвердевания и на долю жидкой фазы в области фазового превращения. Развитая модель и метод её решения могут быть обобщены на случай направленного затвердевания многокомпонентных расплавов при наличии нескольких областей фазового превращения (например, основной и котектической двухфазных зон при кристаллизации трёхкомпонентных расплавов).

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

фазовые переходы, кристаллизация, двухфазная зона

DOI: 10.31857/S0235010620050023

О. В. Волкова, В. В. Захаров, С. В. Плаксин, Е. А. Ильина, А. А. Панкратов.

АННОТАЦИЯ

Исследованы разрядные характеристики элементов термоактивируемого химического источника тока (ТХИТ), содержащих в качестве положительного электрода смеси CoCl₂–CoF₂. Определены состав и морфология продуктов восстановления исследуемых катодных материалов. Установлено, что использование смесей вместо индивидуальных галогенидов кобальта позволяет стабилизировать разрядные характеристики и понизить температуру разряда элемента ТХИТ. Показано, что процесс восстановления Co²⁺ до металла Co⁰ протекает в условиях контроля диффузии.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

термоактивируемые химические источники тока, катод, хлорид кобальта, фторид кобальта

DOI: 10.31857/S0235010620030111

ЗИНИГРАДУ МИХАИЛУ ИОСИФОВИЧУ – 75 ЛЕТ

24 июня 2020 года исполнилось 75 лет доктору химических наук, профессору Михаилу Иосифовичу Зиниграду.

М.И. Зиниград родился в 1945 году в пос. Быстрый Исток Алтайского края, где его родители были в эвакуации. В 1963 году окончил среднюю школу с золотой медалью. В 1968 году получил диплом с отличием инженера-металлурга в Днепропетровском металлургическом институте, Украина. В этом же году он переехал в Свердловск (ныне Екатеринбург), где поступил в аспирантуру в Уральский политехнический институт (ныне Уральский федеральный университет). В 1972 году получил учёную степень кандидата технических наук, а в 1982 — учёную степень доктора химических наук в Уральском отделении Академии наук СССР. В 1972–1992 годах работал ассистентом и старшим преподавателем, доцентом, профессором и заведующим кафедрой Уральского политехнического института. В 1992 году М.И. Зиниград репатриировался с семьёй в Израиль, где успешно продолжил свою научную и научно-организационную деятельность. С 1994 года – профессор, в 1995–2008 годах – декан факультета естественных наук, с 2008 года по настоящее время – ректор Ариэльского университета, Израиль.

Научная деятельность М.И. Зиниграда посвящена вопросам материаловедения. Он является признанным в мире специалистом по разработке методов получения металлических материалов с заданными свойствами. Результатами его исследований явилось создание нового научного направления физико-химического и математического моделирования процессов получения новых материалов. Разработанные модели и созданные на их основе компьютерные программы позволили решить ряд важных прикладных задач.

По инициативе М.И. Зиниграда и академика РАН Леонтьева Л.И., начиная с 2002 года ежегодно проводится Международная Российско-Израильская конференция «Оптимизация состава, структуры и свойств металлических, оксидных, композиционных, нано- и аморфных материалов». В результате проведения конференции были установлены прочные научные контакты между учеными России и Израиля. Это позволило осуществить многочисленные совместные научные исследования, РФ.

Мы желаем юбиляру крепкого здоровья, светлых идей для его научных изысканий, а также благодарных учеников и коллег. С юбилеем, уважаемый Михаил Иосифович!

ХОХЛОВУ ВЛАДИМИРУ АНТОНОВИЧУ – 80 ЛЕТ

3 сентября 2020 г. исполнилось 80 лет доктору химических наук, профессору, главному научному сотруднику Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН Владимиру Антоновичу Хохлову.

Владимир Антонович родился в г. Сестрорецке Ленинградской области. В 1962 году окончил химический факультет Уральского госуниверситета им. А.М. Горького и пришел работать в Институт электрохимии УФАН СССР. Ученик профессора М.В. Смирнова, с 1988 по 2015 г. он возглавлял лабораторию расплавленных солей, а в период с 1996 по 2006 г. руководил Институтом. В.А. Хохлов сформулировал и реализовал крупную научную программу комплексных физико-химических исследований ионных расплавов. Он сыграл заметную роль в разработке научных основ применения расплавов неорганических веществ в качестве электролитов, регенеративных жидкостей, солевых топлив и теплоносителей ядерных реакторов нового поколения. По материалам исследований опубликовано около 600 научных работ, сделано 13 изобретений. В 1988 г. за вклад в развитие науки о ионных расплавах удостоен звания лауреата Государственной премии СССР.

Научная и общественная деятельность В.А. Хохлова широка и разнообразна. Она включает в себя работу в Экспертном совете ВАК по неорганической химии, редколлегии журнала «Расплавы», Объединенном ученом совете УрО РАН по химическим наукам, Научно-издательском совете УрО РАН, диссертационном совете на базе ИВТЭ УрО РАН. Владимир Антонович является экспертом РФФИ и РНФ, членом оргкомитетов научных конференций и школ разного уровня. Как профессор Института естественных наук и математики УрФУ В.А. Хохлов читает студентам спецкурс «Электрохимия расплавленных солей». За успешную производственную и общественную работу награжден медалью «За трудовые заслуги».

Научный авторитет и эрудиция, огромная работоспособность и ответственность, душевная теплота и преданность делу снискали Владимиру Антоновичу признание и уважение среди коллег.

Коллектив Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН сердечно поздравляет юбиляра и желает ему новых свершений и успехов во всех направлениях деятельности.