Фазовый комплекс стабильного пентатопа NaBr-Li₂WO_4-Na₂WO₄-LiF-NaF четырехкомпонентной взаимной системы Li⁺, Na⁺ || Br^-, F^-, WO₄^2-

全文:

Обоснование. Создание новых перспективных материалов неразрывно связано с моделированием фазовых равновесий в многокомпонетных системах. В настоящее время очень актуальны задачи разработки новых методов моделирования фазовых диаграмм, а также наполнение баз данных по фазовым равновесиям многокомпонетных систем.

Цель — анализ и прогнозирование фазовых равновесий в стабильном пентатопе NaBr-Li₂WO₄-Na₂WO₄-LiF-NaF четырехкомпонентной взаимной системы Li⁺, Na⁺ || Br^-, F^-, WO₄^2- при помощи 3D-моделирования.

Методы. Для системы Li⁺, Na⁺ || Br^-, F^-, WO₄^2- была составлена развертка граневых элементов на основе литературных данных [1]. При изучении многокомпонетных систем получают древо фаз. Для изучаемой системы древо фаз представляет собой совокупность стабильного тетраэдра и стабильного пентатопа. Стабильный пентатоп NaBr-Li₂WO₄-Na₂WO₄-LiF-NaF может быть исследован как отдельная квазичетырехкомпонентная система. Подобная сложная система изучена при помощи схемы моновариантных равновесий [2], она позволила выявить, какие моновариантные и нонвариантные равновесия реализуются в системе. Был проведен расчет составов и температур плавления для нонвариантных точек в системе. Прогнозирование температур плавления основано на функциональной зависимости температур плавления нонвариантных точек, образующихся в системах меньшей мерности, от числа компонентов [3]. Определение состава проводилось по температурам и составам нонвариантных точек, принадлежащих элементам огранения. Предполагается, что нонвариантная точка квазичетверной системы лежит ближе к нонвариантной точке на элементе огранения с меньшей температурой равновесия. Полученные данные позволили построить фигуры нонвариантных равновесий, из которых были выявлены схемы фазовых реакций. При составлении материального баланса по компонентам были получены коэффициенты для уравнений фазовых реакций (табл. 1).

Таблица 1. Рассчитанные коэффициенты для уравнений фазовых реакций

Таким образом, информация о прогнозе нонвариантных и моновариантных равновесий, а также данные об элементах огранения позволили построить 3D-модель в концентрационном объеме пентатопа модель при помощи компьютерной среды КОМПАС 3D (рис. 1) [4, 5].

Рис. 1. 3D-модель стабильного пентатопа NaBr-Li₂WO₄-Na₂WO₄-LiF-NaF четверной взаимной системы

Было проведено моделирование пути кристаллизации для некоторой фигуративной точки (рис. 2). Затем данная смесь была экспериментально изучена на установке для дифференциально-термического анализа.

Рис. 2. Смоделированная термограмма охлаждения смеси «а» (5 %_экв. LiF + 85 % _экв. NaBr + 5 % _экв. NaF + 5 % _экв. Na₂WO₄)

Смесь «а» также была экспериментально исследована на установке для дифференциально-термического анализа [6]. Качественный анализ указал на достоверность проделанного прогноза.

Результаты. Были получены: схема моновариантных равновесий, фигуры нонвариантных равновесий, уравнения фазовых реакций, составы нонвариантных точек, 3D-модель фазового комплекса, смоделированная термограмма охлаждения, экспериментальная термограмма охлаждения. 3D-модель позволила качественно спрогнозировать фазовый комплекс стабильного пентатопа.

Выводы. Для четырехкомпонентных систем со сложным строением поверхности ликвидуса (наличие двух и более нонвариантных точек) предложенная методика может упростить планирование эксперимента.

作者简介

编辑信件的主要联系方式.
Email: lera.skorobogatova20@mail.ru

студентка, группа 4-ХТФ-21ХТФ-106, химико-технологический факультет

参考

补充文件

附件文件

动作

1. JATS XML

下载

2. Рис. 1. 3D-модель стабильного пентатопа NaBr-Li2WO4-Na2WO4-LiF-NaF четверной взаимной системы

下载 (170KB)

索引源数据

3. Рис. 2. Смоделированная термограмма охлаждения смеси «а» (5 %экв. LiF + 85 % экв. NaBr + 5 % экв. NaF + 5 % экв. Na2WO4)

下载 (82KB)

索引源数据