Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Chemistry

Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімія

FEATURES OF COMPONENT INTERACTION IN LIQUID ALLOYS OF TERNARY Al-Ge-3d-Me (Me = Mn, Fe, Ni, Cu) SYSTEMS

Kotova N., nkotova61@gmail.com
Usenko N.
Golovata N.
Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine
Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Chemistry. 2020, Issue 1(57), P. 34-40.

https://doi.org/10.17721/1728-2209.2020.1(57).9

The features of the component interaction in liquid alloys of ternary Al-Ge-3d-Me systems (Me = Mn, Fe, Ni, Cu) are described. A joint analysis of the concentration dependences of the enthalpies of mixing of liquid alloys previously obtained by the authors via high-temperature calorimetry, and also of the phase diagrams of the constituent binary systems was carried out. The relationship between the enthalpy values and the type of short-range ordering in liquid alloys of the studied systems was established. The visual similarity of the topology of the projections of Δ_mH isolines of the Al-Ge-Fe (Ni, Cu) liquid alloys and a completely different course of the isolines of the enthalpies of mixing for the liquid Al-Ge-Mn alloys are established. The changes in the absolute values of the Δ_mH^min from system to system are observed. The enthalpies are approximately the same for the Al-Ge-Mn and Al-Ge-Fe systems (about -20 kJ⋅mol^-1), they increase significantly from Al-Ge-Fe to Al-Ge-Ni (-50 kJ⋅mol^-1), and then decrease substantially towards the Al-Ge-Cu system (-15 kJ⋅mol^-1). For the Al-Ge-Mn (Fe, Ni, Cu) liquid alloys the lines of extreme interaction are located near the 3d-corner of the concentration triangle. These lines connect the compositions of the most stable intermetallic compounds in binary Al(Ge)-Mn(Fe, Ni, Cu) systems. It has been shown that the thermodynamic properties of Al-Ge-Fe (Ni, Cu) liquid alloys are mainly determined by the pair interaction of the components of the constituent binary Al-Fe(Ni, Cu) and Ge-Fe(Ni, Cu) systems, the influence of Al-Fe(Ni, Cu) systems being prevailed. For the Al-Ge-Mn system, the interaction of components in the Ge-Mn binary system gives the main contribution to the thermodynamic properties of the ternary system. The Al-Ge-Mn (Fe, Cu) systems are characterized by significantly lower absolute values of the heats of alloy formation compared to the Al-Ge-Ni one. The specified characteristics of component interaction in the ternary systems under consideration and different values of the enthalpies of mixing are determined by the peculiarities and regular changes of the electronic structure of 3d metals across the 3d series from Mn to Cu.

Keywords: aluminum, germanium, manganese, iron, nickel, copper, enthalpy of mixing.
Full text (PDF) [In Ukrainian]

ОСОБЛИВОСТІ ВЗАЄМОДІЇ КОМПОНЕНТІВ У РІДКИХ СПЛАВАХ ПОТРІЙНИХ СИСТЕМ Al-Ge-3d-Me (Me = Mn, Fe, Ni, Cu)

Котова Н., nkotova61@gmail.com
Усенко Н.
Головата Н.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ
Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімія. 2020, Випуск 1(57), С. 34-40.

https://doi.org/10.17721/1728-2209.2020.1(57).9

Описано особливості взаємодії компонентів у рідких сплавах потрійних систем Al-Ge-3d-Me (Me = Mn, Fe, Ni, Cu), виявлені на основі сумісного аналізу концентраційних залежностей ентальпій змішування розплавів, отриманих авторами раніше методом високотемпературної калориметрії, фазових діаграм граничних бінарних систем і встановлення взаємозв'язку ентальпійного фактора з типом впорядкування у розплавах досліджених систем. Констатована наочна подібність топології проєкцій Δ_mH розплавів систем Al-Ge-Fe(Ni, Cu) і принципово інший хід ізоентальпій змішування рідких сплавів системи Al-Ge-Mn. За абсолютною величиною значення Δ_mH^min закономірно змінюються від системи до системи. Вони приблизно однакові для Al-Ge-Mn(Fe) (близько -20 кДж⋅моль^-1), значно зростають у процесі переходу від Al-Ge-Fe до Al-Ge-Ni (–50 кДж⋅моль^–1), і далі суттєво спадають під час переходу до Al-Ge-Cu (–15 кДж⋅моль^–1). У розплавах систем Al-Ge-Mn(Fe, Ni, Cu) лінії екстремальної взаємодії розташовані в куті концентраційного трикутника, утвореному зазначеними 3d-металами, і поєднують концентрації, наближені за складом до найбільш стабільних інтерметалідів у подвійних системах Al(Ge)-Mn(Fe, Ni, Cu). Встановлені термохімічні властивості розплавів Al-Ge-Fe(Ni, Cu) передусім визначаються взаємодією компонентів у граничних бінарних системах Al-Fe(Ni, Cu) і Ge-Fe(Ni, Cu), причому вплив систем Al-Fe(Ni, Cu) превалює. Для системи Al-Ge-Mn визначальною є взаємодія компонентів у бінарній системі Ge-Mn. Cистеми Al-Ge-Mn(Fe, Cu) характеризуються значно меншими теплотами сплавоутворення порівняно з Al-Ge-Ni. Встановлені особливості взаємодії компонентів і відмінності у величині й характері термодинамічних функцій змішування в зазначених системах пояснюються особливостями та закономірними змінами електронної будови 3d металу у процесі переходу в 3d-ряду від Mn до Cu.


Ключові слова: алюміній, германій, манган, ферум, нікель, купрум, ентальпії змішування.
Завантажити PDF