Статьи автора

Термодинамическое моделирование жидких бинарных сплавов системы Al–Er

Номер выпуска 3 от 01.03.2024

Исследованы термохимические свойства системы Al-Er. Проведена оценка термодинамических характеристик (, , (), C_p(T) и C_p(liq)) интерметаллических соединений Al₃Er, Al₂Er, AlEr, Al₂Er₃, AlEr₂. Для расчетов были приняты значения , рассчитанные на основе полуэмпирической модели Миедемы, адаптированной для группы сплавов Al–РЗМ, и составили –47.7, –58.4, –63.0, –55.2, –46.8 кДж/моль⋅ат, соответственно. Для оценки характеристик смешения жидких сплавов данной системы был использован программный комплекс моделирования равновесных состояний гетерогенных неорганических систем Terra сопряженный с обширной базой данных свойств индивидуальных веществ. В качестве расчетной применяли модель идеальных растворов продуктов взаимодействия. Моделирование равновесного состава и свойств расплавов проводилось в температурном интервале 1900–2100 К, в исходной среде аргона при общем давлении в системе 0.1 МПа. Сопоставление полученных результатов с результатами моделирования в приближении идеального раствора, позволило определить избыточные интегральные термодинамические свойства жидких сплавов (энергия Гиббса, энтальпия и энтропия). Показано, что в изученном температурном интервале с ростом температуры происходит закономерное, хоть и не существенное, уменьшение значений данных параметров по абсолютному значению. Установлено, что образование жидких сплавов системы Al–Er сопровождается значительным выделением тепла: величина интегральной энтальпии смешения при температуре T=2100 К составляет –58.27 кДж/моль∙ат. При сравнении термохимических свойств системы Al–Er с бинарными системами Al–Y и Al–Sc, изученными теми же методами, показано, что все энергетические кривые проходят через экстремум при X_Sc,Y,Er ≈ 0.5. Наиболее сильное взаимодействие компонентов наблюдается в системе Al–Y, (ΔH_mix= –58.9 кДж/моль∙ат), что достаточно близко к максимальному по модулю значению энтальпии смешения в системе Al–Er. Наиболее слабое взаимодействие наблюдается в системе Al–Sc (ΔH_mix= –44.8 кДж/моль∙ат). Полученные в настоящей работе результаты обеспечивают теоретическую основу для дальнейшего экспериментального изучения эрбийсодержащих алюминиевых сплавов.

58 0

Случайные ансамбли частиц с пентагональной симметрией: уплотнение и свойства

Номер выпуска 1 от 01.01.2025

В работе исследованы плотности и статистико-геометрические характеристики случайных упаковок правильных пятиугольников на плоскости. Начальный ансамбль генерировали методом случайной последовательной адсорбции (random sequential adsorption, RSA). Предложен алгоритм уплотнения упаковки, который является модификацией способа Любашевского—Стиллинджера (Lubachevsky-Stillinger, LS). Конечный ансамбль получали путем поэтапного увеличения линейных размеров двухмерных частиц при фиксированной плотности квадратного «бокса». Показано, что плотность упаковки конечного ансамбля для данного алгоритма практически не зависит от плотности начального ансамбля (при общем числе частиц порядка 10⁴ и более). Максимальная плотность упаковки стартового ансамбля правильных пентагонов, полученная методом RSA, составила 0.54306 ± 0.00220, что хорошо согласуется с литературным значением 0.54132. Наибольшая (финальная) плотность, достигнутая после уплотнения стартового ансамбля, составила для пентагонов 0.8381 ± 0.0020. Это значение близко к величине, найденной по аналогичному алгоритму для упаковки жестких дисков (0.84—0.86). Корреляционные функции жестких дисков и пентагонов демонстрируют ряд общих закономерностей. В то же время «кристаллизация» ансамбля жестких дисков при относительно высоких плотностях, близких к максимально достигнутым, выражена более резко. При этом «пики» корреляционной функции для пентагонов (по сравнению с дисками) ожидаемо имеют меньшую высоту и большую ширину, более сложное строение. Ансамбли невыпуклых (non-convex) частиц с пентагональной симметрией (таких, как пятиконечные звезды) демонстрируют существенно меньшие плотности упаковки и не уплотняются до частичной «кристаллизации». Относительно простой алгоритм уплотнения «стартовых» случайных упаковок многоугольников, примененный в работе, позволяет «уплотнять» двухмерные ансамбли любых многоугольников (без самопересечений). Однако частичное упорядочение и достаточно высокие плотности (отвечающие началу «кристаллизации» ансамбля) достигаются при его использовании только для выпуклых (convex) полигональных частиц.

8 0