MODELING VARIATION REGULARITY OF MELTING TEMPERATURE AND ENTHALPY OF INTERMETALLIC COMPOUNDS OF ALUMINIUM - LANTHANIDES SYSTEMS, RICH IN ALUMINUM

The purpose of the article is determination and specification of thermochemical characteristics including melting temperature and enthalpy of lanthanides and intermetallic compounds of Al-Ln systems of Al2Ln, Al3Ln, α-Al11Ln3 and β-Al11Ln3 composition as well as system analysis and determination of variation regularity of thermochemical characteristics of objects depending on the nature of lanthanides. The system analysis of data is carried out using a semi-empirical method considering the features of the electronic structure of lanthanide ions. The methods of comparative calculation and differences are used to determine the thermochemical characteristics of intermetallic compounds of lanthanum, gadolinium and lutetium, which are not presented in the literature sources. The received values of the melting temperature of intermetallic compounds are used to calculate the values of their melting enthalpy by the known formula. Mathematical modeling of regularities is carried out in the Microsoft Excel software. The fullest data on melting temperature and enthalpy of lanthanides and intermetallic compounds of Al-Ln systems of Al2Ln, Al3Ln, α-Al11Ln3 and β-Al11Ln3 composition are received. The authors have found consistent variation patterns of thermochemical characteristics of lanthanides and intermetallic compounds of the named structures and developed their mathematical models also. Thus, it is established that the general feature of the determined variation regularities in the properties of lanthanides and intermetallic compounds of four studied structures is manifestation of a "tetrad effect" with clear classification by ceric and yttric subgroups. Characteristics of europium and ytterbium and their intermetallic compounds drop out of the general regularity. Mathematical modeling allowed to receive the equations that provide high reliability of determined regularity expression.

intermetallic compounds, aluminum - lanthanide, melting temperature and enthalpy, system analysis, modeling of a regularity, nature of lanthanides

1. Горбунов Ю.А. Роль и перспективы редкоземельных металлов в развитии физико-механических характеристик и областей применения деформируемых алюминиевых сплавов // Журнал Сибирского федерального университета. Сер.: Техника и технологии. 2015. Т. 8. № 5. С. 636-645.

2. Jiang C., Gleeson B. A combined first-principles/CALPHAD modeling of the Al-Ir system // Acta Materialia. 2006. Vol. 54. P. 4101-4110.

3. Belov N.A., Dostaeva A.M., Shurkin P.K., Korotkova N.O., Yakovlev A.A. Influence of annealing on electrical resistance and hardness of hot-rolled aluminum alloy sheets containing up to 0,5% Zr // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2016. Vol. 57(5). Р. 429-435.

4. Zhang H., Gu D., Yang J., Dai D., Zhao T., Hong C., Gasser A., Poprawe R. Selective laser melting of rare earth element Sc modified aluminum alloy: Thermodynamics of precipitation behavior and its influence on mechanical properties // Additive Manufacturing. 2018.

5. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М.: Машиностроение, 2001. Т. 1-3. 1324 с.

6. Бадалов А.Б., Мирзоев Ш.И. Термические свойства сплавов системы алюминий - лантаниды // Кишоварз, 2005. № 1. С. 42-47.

7. Чаманова М.Ч., Эшов Б.Б., Мирзоев Ш.И., Бадалов А. Температуры плавления и энтальпия растворения интерметаллидов систем Al-Ln составов AlLn, AlLn2, Al2Ln (Ln-лантаноиды) // Материалы XV Междунар. конф. по термическому анализу и калориметрии в России (RTAC 16) (г. Санкт-Петербург, 16-23 сентября, 2016 г.). Санкт-Петербург, 2016. Ч. 2. С. 112-115.

8. Чаманова М., Тсюан Т., Мирзоев Ш.И., Бадалов А. Закономерности изменения термохимических характеристик интерметаллидов состава Al11Ln3 и лантаноидов // Вестник Таджикского технического университета. 2016. № 3 (35). С. 38-45.

9. Панюшкин В.Т., Афанасьев Ю.А., Ханаев Е.И., Горновский А.Д., Осипов О.А. Лантаноиды. Простые и комплексные соединения. Ростов на Дону: Изд-во Ростовского государственного университета, 1980. 296 с.

10. Баянов А.П. Расчет энтальпии образования соединений редкоземельных элементов на основе кристаллохимических характеристик // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1973. Т. 9. № 6. С. 959-963.

11. Карапетьянц М.Х. Карапетьянц М.Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. М.: Химия, 1968. 471 с.

12. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: Химия, 1975. 536 с.

13. Полуэктов Н.С., Мешкова С.Б., Коровин Ю.В., Оксиненко И.И. Корреляционный анализ в физико-химии соединений трехвалентных ионов лантаноидов // Доклады АН СССР. 1982. Т. 266. № 5. С. 1157 - 1159.

14. Мешкова З.Б., Полуэктов Н.С., Топилова З.М., Данилкович М.М. Гадолиниевый излом в ряду трехвалентных лантаноидов // Координационная химия. 1986. Т. 12. Вып. 4. С. 481-484.

15. Badalov, A. B., Gafurov, I. U., Khakerov, I. the thermal stability and thermodynamic properties of the slanthanideboro-hydride of the Tris Tetra-hydrofuranate. International journal of hydrogen energy. 2011. Vol. 36. Issue 1. Р. 1217-1219.

16. Ходжаев Ф.К., Эшов Б.Б., Бадалов Б.А. Закономерности изменения термохимических характеристик интерметаллидов систем «свинец - лантаноиды», богатых свинцом // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2017. Т. 17. № 3. С. 21-27.