Category Archives: Без рубрики

Model of polarization interactions between ions in melts of cesium halides based on thermodynamic perturbation theory

A.G. Davydov, E.V. Smolyarchuk, N.K. Tkachev

ABSTRACT

     A method to take into account polarization interactions between ions in molten salts by means of thermodynamic perturbation theory based on the model of a mixture of charged hard spheres with different diameters is presented. The basis for using such reference model is the observation for partial structural factors in liquid salts above the melting point. The inclusion of polarization interactions can be implemented in the framework of thermodynamic perturbation theory. Explicit expressions for the additional polarization term to the energy of salts are obtained in this work. On this basis, the influence of polarization contribution on the thermodynamic properties and melting characteristics of cesium-halide melts is considered. We have showed that the inclusion of polarization interactions between salt ions leads to decrease in the melting temperature and heat content of the melts as compared with the reference system of charged hard spheres. The errors in determining the melting temperatures of these salts without fitting the parameters of pair potential don’t exceed three percent. Accounting for the polarization contribution to free energy provides a more accurate description of the enthalpies and entropies of melting.

KEYWORDS:

polarizability, charged hard spheres, thermodynamic perturbation theory, mean spherical approximation, alkali metal halides, melting temperature, enthalpy of melting, heat content, phase equilibria.

DOI:10.1134/S0235010619060021

CONTENTS

A.G. Davydov, E.V. Smolyarchuk, N.K. Tkachev. Model of polarization interactions between ions in melts of cesium halides based on thermodynamic perturbation theory 513-530
E. A. Karfidov, E.V. Nikitina, N.A. Kazakovtseva, L.M. Babushkina. Character of selective anodic solution. Influence of alloy composition. 531-540
A.V. Rudenko, A.A. Red’kin, S.V. Pershina, E.A. Ilyina, A.A. Kataev, Yu.P. Zaykov. Study of melting of sodium cryolite mixtures with aluminum, calcium fluoride and aluminum oxide. 541-548
Ye.V. Kirillova, V. P. Stepanov. Capacity of gold electrode in melted mixtures of nitrate and potassium chloride. 549-557
A.M. Ivanova, P.A. Arkhipov, O. Yu. Tkacheva, Yu.P. Zaykov. Experimental studies of dynamic formation of side ledge in aluminum electrolizer. 558-566
L.A. Yolshina, V.A. Yolshina. Synthesis of nanocrystalline powder α-Al2O3 in molten halides at temperature range 700 – 800°С. 567-573
V.V. Pavlov, A.M. Amdur, S.A. Fedorov. The quasi-crystalline properties of metallic melts. 574-584
I.N. Tanutrov, M.N. Sviridova. Interphasal distribution of germany in the interaction of metal and slag melts 585-588
Khokhlov V.A. Viugin N.A., Dokutovich V.N., Zakir’yanova I.D., Antonov B.D. Сation composition modifying of LiNbO3 and LiTaO3 nanopowder in calciumcontaining chloride melts. 589-600
A.E. Korenchenko, A.G. Vorontsov, A.A. Zhukova. Macroscopic model of nucleation in condensation of copper vapors in an inert gas. 601-610
To the 70th anniversary of Zaykov Yu.P. 611-612

 

Макроскопическая модель нуклеации при конденсации паров меди в среде инертного газа

А.Е. Коренченко, А.Г. Воронцов, А.А. Жукова. 

АННОТАЦИЯ:

  В рамках вычислительной схемы, подходящей для описания конденсации, проведен статистический анализ результатов молекулярноCдинамических расчетов газофазной “самосборки” нанокластеров при конденсации паров металла. Выявлены закономерности столкновений и роста малых кластеров меди. Определены параметры взаимодействия кластеров с атомами металла, позволяющие перенести информацию в макроскопическую модель нуклеации. Результаты могут быть использованы при описании нуклеации для прогнозирования распределения наночастиц по размерам в промышленном производстве металлических нанопорошков.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

нуклеация, конденсация, пары меди.

DOI: 10.1134/S0235010619060082

Модифицирование катионного состава нанопорошков LiNbO3 и LiTaO3 в кальцийсодержащих хлоридных расплавах.

Хохлов В.А., Вьюгин Н.А., Докутович В.Н., Закирьянова И.Д., Антонов Б.Д. 

АННОТАЦИЯ:

  Ионный состав нанопорошков метаниобата и метатанталата лития модифицирован в кальцийсодержащих хлоридных расплавах. Исследования продуктов реакции методами рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии комбинационного рассеяния света, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и элементного химического анализа показали, что поверхностный слой модифицированных малоразмерных частиц порошков ниобата или танталата лития обогащен метаниобатом или метатанталатом кальция (CaNb2O6, CaTa2O6), образованными в результате реакции изоморфного гетеровалентного замещения ионов лития ионами кальция в расплавленных смесях LiCl–CaCl2 и KCl–CaCl2 при температурах 700 и 750°C.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

функциональные оксидные материалы, неорганический синтез, модифицирование химического состава, хлоридный расплав, метаниобат и метатанталат лития, нанопорошки.

DOI: 10.1134/S0235010619060069

Межфазное распределение германия при взаимодействии металлических и шлакового расплавов.

И.Н. Танутров, М.Н. Свиридова. 

АННОТАЦИЯ:

  Поведение элементов в высокотемпературных процессах с участием нескольких расплавов и газовой фазы во многом определяется скоростью межфазового перехода элемента. Например, при переработке германийсодержащего сырья эффективность технологии в зависимости от способа концентрирования германия в газовой или металлической фазе определяется скоростью возгонки газообразных соединений германия (GeO, GeS) или восстановлением из силикатного расплава (шлака) элементарного германия в расплаве на основе железа [1, 2]. В первом случае целесообразно понизить скорость перехода германия в металлический расплав, а во втором – повысить. Поскольку в литературе отсутствуют данные о скоростях перехода германия из шлака в металл, нами предпринята попытка измерить скорость обмена германием силикатного и металлического (на основе железа) расплавов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

кинетика, германий, межфазное распределение, силикатный и металлический расплавы.

DOI: 10.1134/S0235010619060124

Квази-кристаллические свойства металлических расплавов.

Павлов В.В., Амдур А.М., Федоров С.А. 

АННОТАЦИЯ:

  В металлургии давно применяют перегрев жидкого металла выше определенной “температуры гомогенизации” Т0, чтобы получить затем более мелкокристаллический слиток и улучшенные механические свойства металла. В интервале между температурой плавления Тпл и Т0 эвтектические расплавы в ряде случаев рассеивают излучение (рентгеновское, электронное, γ-лучи) как смесь областей почти чистых компонентов, выше Т0 – как гомогенная однородная жидкость. Ниже Т0 ряд расплавов поддаются частичному расслоению при центрифугировании и отстаивании. Так, в расплаве Pb–Sn тяжелый свинец (с более высокой удельной массой) тонет, а олово всплывает со скоростью порядка 3 см/ч. По формуле Стокса с такой скоростью движутся включения размером порядка нескольких микрон. Высказано предположение, что при плавлении могут сохраняться зерна поликристаллического сплава, которые разрушаются лишь при температуре гомогенизации Т0.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

зернистая структура, сохранение зерен в расплаве, структурное взаимодействие, гомогенизация расплава.

DOI: 10.1134/S0235010619060100

Синтез нанокристаллического порошка α-Al2O3 в галогенидных расплавах при температурах 700–8000С.

Елшина Л.А., Елшина В.А. 

АННОТАЦИЯ:

  Исследовано химическое взаимодействие расплавленного алюминия с глюкозой в среде расплавленных галогенидов щелочных металлов при температурах 700–800°С. Показано, что в ходе взаимодействия в объеме солевого расплава образуется порошок αCAl2O3, который состоит из нанокристаллов размерностью 20–100 нм. Образование нанокристаллического αCAl2O3 подтверждено методами сканирующей электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

алюминий, галогенидный расплав, синтез, нанопорошок, α-Al2O3.

DOI: 10.1134/S0235010619060033

Экспериментальные исследования динамического формирования гарнисажа и настыли алюминиевого электролизера.

А.М. Иванова, П.А. Архипов, О.Ю. Ткачева, Ю.П. Зайков. 

АННОТАЦИЯ:

  Создана экспериментальная установка для исследований процесса динамического поведения настыли и гарнисажа в условиях электролиза криолит-глиноземного электролита, которая имеет на боковой панели вмонтированное окно, позволяющее менять материал футеровки и за счет этого варьировать тепловой поток. Проведено экспериментальное исследование динамического образования настыли и гарнисажа в зависимости от температуры, скорости движения электролита и теплового потока во время электролиза алюминия. Скорость формирования гарнисажа и его толщина зависят от теплового потока, который обусловлен температурами электролита, бортов электролизера и температуры ликвидуса. Так же, как и в промышленном электролизере профиль гарнисаж–настыль, сформированный в экспериментальной ячейке, можно условно разделить на три зоны: настыль на дне в контакте с жидким алюминием; гарнисаж на границе металл/электролит; гарнисаж на уровне электролита. Если температура внутренней части стенки больше температуры ликвидуса, то гарнисаж не образуется, но если меньше, то происходит образование гарнисажа до тех пор, пока эти температуры не выровняются. Таким образом, стабильность бортового гарнисажа зависит от теплового потока идущего от центра ванны к стенкам, однако динамическое формирование (образование или расплавление) настыли в зоне металла происходит медленно и отличается от поведения гарнисажа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

настыль, гарнисаж, алюминиевый электролизер, тепловой поток, температура ликвидуса, скорость движения электролита, форма рабочего пространства.

DOI: 10.1134/S0235010619060045

 

Емкость золотого электрода в расплавленных смесях нитрата и хлорида калия.

Е. В. Кириллова, В. П. Степанов. 

АННОТАЦИЯ:

  В работе исследованы закономерности изменения емкости электрода от потенциала при разном содержании KCl в расплаве KNO3 и разной частоте переменного сигнала. Показано, что в этих системах при определенном критическом потенциале добавка KCl приводит к появлению дополнительного минимума на анодной ветви емкостной кривой, и предложено объяснение этого эффекта.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

золото, нитраты щелочных металлов, хлориды щелочных металлов, потенциал минимума емкости, адсорбция.

DOI: 10.1134/S0235010619060070