Оценка степени изученности двойных диаграмм состояния систем магния с элементами периодической таблицы

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2013, том 56, №11_

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

УДК 669.017.11

Т.Д.Джураев, Ф.К.Рахимов, И.Р.Исмоилов, Э.Р.Газизова, член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.О.Одинаев

ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ИЗУЧЕННОСТИ ДВОЙНЫХ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ МАГНИЯ С ЭЛЕМЕНТАМИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ

Таджикский технический университет им. академика М.Осими

Проведён анализ данных литературы по двойным диаграммам состояния магния с элементами периодической таблицы Д.И.Менделеева. Установлено, что из 91 систем Mg-Э изучено и построено диаграмм состояния для 57 систем. В большинстве случаев построенные диаграммы состояния подлежат уточнению с использованием более чистых исходных материалов и современных методов физико-химического анализа и термодинамических расчётов.

Ключевые слова: диаграммы состояния - магний - периодическая таблица элементов - механическая смесь - химическое соединение - твёрдый раствор - монотектический тип взаимодействия.

Магний относится к самым лёгким металлам, широко применяемым в технике. При легировании его другими элементами образуются сплавы с низким удельным весом и высокими механическими свойствами, что является для этого металла главным достоинством. Так как магний химически активный элемент и в ряду электроотрицательности примыкает к таким же активным щелочноземельным металлам (Са, Ва), своё широкое применение в промышленности он нашёл не так давно. Распространённость он получил благодаря глубокому изучению его взаимодействия с различными добавками. Несмотря на это, до сих пор системы магния с многими элементами периодической таблицы Д.И.Менделеева (ПТ) остаются неизученными, о чём можно судить по отсутствующим в литературе данным о диаграммах состояния с его участием.

В настоящем сообщении приводятся результаты анализа данных литературы по соединениям магния с элементами ПТ, проведённого за последнее время. По двойным системам магния с другими элементами такие обобщения уже проводились [1, 2], и они в определенной мере послужили материалом на ранних этапах изучения характера взаимодействия этого металла. Однако в настоящее время для исследований требуется более полная информация, появившаяся за последние три десятка лет в периодической и научной печати [3].

Таким образом, при анализе литературных данных [3] установлено, что магний с щелочными металлами (Ка, К, ЯЬ) 1А группы ПТ образует системы с отсутствием взаимодействия или с частичной растворимостью компонентов друг в друге в жидком и твёрдом состояниях, а с литием - с неограниченной растворимостью как в жидком, так и в твёрдом состояниях.

Адрес для корреспонденции: Джураев Тухтасун Джураевич. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр. акад. Раджабовых, 10, Таджикский технический университет. E-mail: mcm45@mail.ru

Из диаграмм состояния магния с элементами ИЛ группы ПТ (Be, Ca, Sr, Ba) изучены и построены диаграммы для систем с бериллием, кальцием, стронцием и барием. В них образуются эвтектические смеси и соединения.

Аналогично магний взаимодействует с элементами ШЛ группы ПТ ^с, У, Ьа, лантаноиды), с которыми также образует механические смеси и соединения. Диаграммы состояния магния с элементами этой же ШЛ группы ПТ подгруппы актиноидов построены только для тория и урана, которые имеют монотектический тип взаимодействия.

В системах магния с элементами ГУЛ (ТС, 2г, Ш), VA (V, Ta), (Сг, Мо, '), У11Л (Мп, Тс, Яе) и УШЛ (Бе, Яи, 08, Со, ЯЬ, 1г, N1, Pd, Pt) групп ПТ сведения указывают на образование промежуточных фаз и эвтектических смесей. Следует отметить, что диаграммы состояния систем магния с гафнием, танталом, молибденом, хромом, вольфрамом и рением не построены.

Диаграммы состояния магния с элементами 1В (Си, Ag, Ли), ИВ (2п, Са, ПЮ (В, Л1, Оа, 1п, Т1), 1УВ (С, Si, Ое, Sn, РЬ), УВ (N, Р, Л8, Sb, В1) и У1В (0, S, Se, Те, Ро) групп ПТ более или менее изучены и построены. Они характеризуются наличием ограниченных областей твёрдых растворов, механических смесей и соединений. Особое место занимает система магния с кадмием, где наблюдается образование неограниченной области жидкого и твёрдого растворов.

Нами не рассматривались системы магния с галогенами, так как их соединения отличаются чисто ионным типом связи (в отдельных случаях сочетанием ионной и ковалентной), среди которых соединений с металлическим типом связи нет.

На основании вышеприведённого анализа следует отметить (см.рис.), что:

1) металлический магний в обычных условиях образует диаграммы состояния с неограниченной растворимостью как в жидком, так и в твёрдом состояниях только с литием и кадмием;

2) магний с 45 элементами образует химические соединения и механические смеси (Ве, Са, Sr, Ва, Sc, У, Ьа, Се, Ш, Еи, Оа, ТЬ, Бу, Но, Ег, Тт, УЬ, Ьи, ТЬ, Бе, Со, N1, Ра, Яи, 08, ЯЬ, 1г, Рг, Ли, Лg, Си, 2п, Л1, Оа, 1п, Т1, С, Si, Ое, Sn, РЬ, Л8, SЬ, В1;

3) к неизученным или малоизученным системам относятся системы магния с 34 элементами, в частности с элементами 1Л (Бг), ПА (Яа), ШЛ (Лс, Рг, Sm, Ра, Лт, Ст, Вк, Cf, Е8, Бт, Ма, No, Ьг), 1УЛ (Н), УЛ (Та), У1Л (Сг, Мо, '), У11Л (Тс, Яе), УШЛ (Яи, ЯЬ, Рг), ШВ (В), УВ (^ Р), У1В (S, Se, Те, Ро) и У11В (Н) групп периодической таблицы.

4) к почти полностью изученным системам с построенными диаграммами состояния относятся 57 систем магния с элементами ПТ (что составляет 63% от их общего числа), которые характеризуются ограниченной растворимостью в твёрдом и жидком состояниях, образованием эвтектических, перитектических и монотектических равновесий, химических соединений и отсутствием взаимодействия. В большинстве случаев данные по построенным диаграммам состояния подлежат уточнению с использованием более чистых исходных материалов и современных методов физико-химического анализа и термодинамических расчётов.

Материаловедение

Т.Д.Джураев, Ф.К.Рахимов и др.

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA IB IIB IIIB IVB VB VIB

H

Li Be B N O

| Na Mg Al Si P S

i к i Ca Sc i Ti 1 i v i Cr Mn Fe 1 Co |n II о Zn || Ga || G e 1 As Se

i Rb i Sr 1 lh III i № i Mo Tc Ru Rh |p d 1 A Cd || In II S 1 Sb Te

i Cs i Ba 1 L a. Hf Ta W Re Os 1 Ir |p, A Hg II Tl II P 1 Bi Po

Fr Ra Ac**

,C Pr |Nd Pm Sm Eu | Gd Tb 1 Dy 1 Ho Er 1 Tm Yb Lu

„T п, Pa i u 1 Np Pu Am Cm Bk I Cf Es Fm Md No Lr

1-

Рис. Виды взаимодействия магния с элементами периодической таблицы:

2- 3- 4-I I 5-

*- лантаноиды; **- актиноиды.

1 - элементы, образующие непрерывные твёрдые растворы; 2 - элементы, образующие весьма ограниченные твёрдые растворы и монотектику; 3 - элементы, образующие эвтектические смеси и соединения; 4 - элементы, образующие ДС с отсутствием взаимодействия как в твёрдом, так и в жидком состояниях; 5 - неизученные системы.

Поступило 28.08.2013 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Корнилов И.И., Матвеев Н.М., Пряхина Л.И., Полякова Р.С. Металлохимические свойства элементов периодической системы. - М.: Наука, 1966, 351 с.

2. Вахобов А.В., Вигдорович В.Н., Джураев Т.Д. В кн.: Общие закономерности в строении диаграмм состояния металлических систем. - М.: Наука, 1973, с.121-123.

3. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Под ред. акад. РАН Н.П.Лякишева. - М.: Машиностроение, 1996, 1997, 2001, т. 1-3, 992, 1024, 1320 с.

Т.Д.Джураев, Ф.К.Рахимов, И.Р.Исмоилов, Э.Р.Газизова, ^.О.Одинаев

БА^ОДИ^Й ОИД БА ДАРА^АИ ОМУЗИШИ ДИАГРАММАМИ ^ОЛАТИ ДУЧАНДАИ МАГНИЙ БО ЭЛЕМЕНТ^ОИ ЧДДВАЛИ ДАВРЙ

Донишго^и техникии Тоцикистон ба номи академик М.Осими

Та^лили маълумоти дар адабиёт вучуд дошта оиди омузиши микдори диаграммами млати дучандаи магний бо элементми чадвали даврии Д.И.Менделеев гузаронида шуд. Муай-ян карда шудааст, ки аз 91 системами М^-Э (элемент) барои 57 система диаграммами млат омухта ва сохта шудааст. Аммо аксарияти диаграммами млати сохташуда зарурати бо исти-фодаи ашёх,ои холис, усулми та^лилии физико-кимиёвии мзиразамон ва хдсобми термодинамикй бо ёрии компютер дар сатх,и зарурй боиси аз нав омузиш карор доранд.

Калима^ои калиди: магний - элеметуои цадвали даврй - маулули сахт - омехтаи механики - пай-вастагии химияви.

T.J.Juraev, F.Q.Rahimov, I.R.Ismoilow, E.R.Gazizova, H.O.Odinaev ASSESSMENT OF THE DEGREE OF CERTAINTY OF DOUBLE PHASE DIAGRAMS OF SYSTEMS MAGNESIUM WITH ELEMENTS OF THE PERIODIC TABLE

M.Osimi Tajik Technical University The analysis of literature data on the double phase diagrams of magnesium with elements of the periodic table (FRI). It is found that from 91 systems Mg-e (element) was studied and constructed diagrams for 57 systems. In most cases, charting the state are determined using cleaner source materials and modern methods of physical-chemical analysis and thermodynamic calculations on a computer. Key words: magnesium - elements of periodic system - firm solution - mechanical mix - chemical connection.