Моделирование фазовых диаграмм «Состав – температура» и «Состав – ток» солевых и металлических систем (стр. 2 )

Таблица 2

Составы и температуры четверных эвтектик.

№ сист	Компонент	Содержание компонентов в четверной эвтектике и температура, мол.%										Погрешность
Макс по сост	Относ. по темп
Вычислено	Данные литературы
1	2	3	4	1	2	3	4	Т	1	2	3	4	Т	%
1	KF	LiF	NaF	SrF2	43,3	42,5	11,2	3	718	41	45	11	2	719	-2,5	0,139
2	NaCl	KCl	KI	NaF	35	15,7	44,6	46	742,4	43	11	44	2	772	-7	3,83
3	KF	KCl	KI	NaF	24,2	29,5	37,6	87	754	20	41	38	2	762	-10,5	1,05
4	NaCl	KCl	NaF	Na2CO3	31,5	30,2	14,3	24	802,3	31	25	15	28	803	+5	0,09
5	KF	KCl	NaF	BaF2	36,7	44,8	13,3	5,2	831,4	30	48	14	8	835	+6,7	0,43

Разработан алгоритм расчета состава четверной эвтектики по данным для тройных и бинарных. Автором предлагается рассчитывать температуру по аналогии с тройными системами. Выбирается минимальная температура тройной эвтектики , затем в этой тройной эвтектике находим минимальную двойную , и вычисляем четверную: (1).

Данный алгоритм реализован в среде визуального программирования Delphi, апробирован на ряде эталонных систем (табл. 2). В качестве тестового примера была взята система K, Li, Na, Sr//F. Были получены следующие результаты (рис. 3).

Рис. 3. Вычисление характеристик четырехкомпонентной системы по данным для бинарных и тройных.

Алгоритм расчета составов и температур эвтектик тройных систем с конгруэнтным соединением также является развитием метода Мартыновой − Сусарева с применением геометрического представления фазовых диаграмм многокомпонентных систем.

В работе использован метод геометрического представления полиэдров составов физико-химических систем, предложенный Гиббсом. В нем диаграмма состава тройной системы изображается равносторонним треугольником. Если образуется двойное соединение, то треугольник состава взаимной системы разбивается на два треугольника (рис. 4), каждый из которых представляет собой геометрическое изображение фазовой области фазового комплекса. Каждая из частичных диаграмм, секущей AX∙BX – CX, топологически равна рассмотренной эвтектической диаграмме без химического соединения.

Рис. 4. Разбиение треугольника состава тройной системы с образованием двойного соединения на боковой стороне.

Для каждого из образованных треугольников был применен алгоритм расчета характеристик тройной эвтектики. В треугольниках, образованных с участием конгруэнтного соединения, предварительно пересчитаны координаты конгруэнтного соединения и двойных эвтектик, связанных с ним, а после вычисления эвтектики, осуществляется возврат к первоначальным координатам.

В качестве тестового примера была рассмотрена система Ca, K, Na // Cl (табл. 3, рис. 5).

Рис. 5. Проекция политермы кристаллизации системы Ca, K, Na // Cl на треугольник составов [1].

Таблица 3

Экспериментальные и расчётные эвтектические

характеристики трёхкомпонентной системы Ca, K, Na // Cl

Эвтектика	Расчет	Данные литературы	Погрешность
Содерж. компонента, экв.%	Т, 0С	Содерж. компонента, экв.%	Т, 0С	Макс по сост, экв.%	Отн. по темп, %
(KCl)2	CaCl2	(NaCl)2	(KCl)2	CaCl2	(NaCl)2
E1	4,39	68,94	26,67	457,6	5	66	29	490	+2,94	4,25
E2	42,02	31,93	26,05	493,8	40	33,5	26,5	533	+2,02	4,86

Метод расчета координат эвтектик тройных взаимных систем с образованием двойного соединения конгруэнтного плавления на боковой стороне основан на принципах, применяемых при расчете характеристик тройной системы, а также на методе геометрического представления полиэдров составов физико-химических систем, предложенного и . В данной работе рассмотрены взаимные системы диагонального типа (рис. 6). Образование бинарного соединения на боковой стороне приводит к разбиению квадрата составов на три треугольника, для каждого из которых был применен алгоритм расчета характеристик тройной эвтектики. В треугольниках, образованных с участием конгруэнтного соединения предварительно пересчитаны координаты конгруэнтного соединения и двойных эвтектик, связанных с ним, а после вычисления эвтектики, осуществлен возврат к первоначальным координатам.

Рис. 6. Проекция политермы кристаллизации системы Ca, K // Cl, MoO4 на квадрат составов [1].

Таблица 4

Составы и температуры эвтектик тройных взаимных систем

с образованием двойного соединения конгруэнтного плавления

№ системы	Компонент	Содержание компонентов в четверной эвтектике и температура, мол.%										Погрешность
Макс по сост, мол.%	Отн. по темп %
Вычислено	Данные литературы
1	2	3	4	1	2	3	4	Т, 0K	1	2	3	4	Т, 0K
1	CaCl2	CaMoO4	NaCl	Na2MoO4	52,2	1	46,8	−	764,5	52,14	0,53	47,33	−	765	-0,53	0,07
−	0,4	59,9	39,7	900,7	−	1,77	58,65	39,58	895	-1,37	0,64
−	1,9	22,6	75,5	877	−	4	22,22	73,78	871	-2,1	0,69
2	CaCl2	CaWO4	NaCl	Na2WO4	52,2	0,9	46,9	−	764,5	52,67	−	47,33	−	767	+0,9	0,39
−	0,5	64,1	35,4	934,7	−	0,47	64,5	35,03	929	-0,4	0,61
−	0,6	18,9	80,5	909,3	−	1,18	19,04	79,78	900	+0,72	1,03
3	BaCl2	BaMoO4	NaCl	Na2MoO4	38,6	−	58,3	3,1	913,9	38,99	−	58,48	2,53	911	+0,57	0,31
−	1,9	58,1	40	899,8	−	2,5	58,1	39,4	893	-0,6	0,76
−	2,7	22,4	74,9	876,3	−	4,4	23	72,6	865	+2,3	1,31
4	CaCl2	CaMoO4	KCl	K2MoO4	−	2,3	61,6	36,1	890,7	−	2,4	63,01	34,59	892	-1,51	0,15
24,6	1,5	73,9	−	870,2	25,95	0,63	73,42	−	857	-1,35	1,54
72,7	1,6	25,7	−	911,1	73,36	1,31	25,33	−	903	-0,66	0,89
5	CaCl2	CaWO4	KCl	K2WO4	−	1,7	62,9	35,4	891,3	−	1,7	63,95	34,35	893	-1,05	0,19
24,75	1	74,25	−	871,2	24,38	0,6	75	−	869	+0,4	0,25
73,1	1,1	25,8	−	911,6	71,1	1,3	27,6	−	901	+2	1,17

Все вышесказанное отражено в алгоритме расчета характеристик эвтектик тройной взаимной системы с конгруэнтным соединением, с помощью которого рассчитан ряд систем (табл. 4).