vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2024-60-2-105-114vestich-876Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYФазовая диаграмма системы LiCl-PrCl3-KCl эвтектического типа с выклинивающимся ликвидусом бинарного соединенияPhase diagram of the eutectic type LiCl-PrCl3-KCl system with wedging liquidus of binary compoundПарфеноваМ. Д.ParfenovaМ. D.

Парфенова Мария Дмитриевна – аспирант

ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ, Республика Бурятия

Parfenova Maria D. – Postgraduate Student

6, Sakhyanova Str., Ulan-Ude, Republic of Buryatia

 

krygentul@gmail.comВоробьеваВ. П.Vorob’evaV. Р.

Воробьева Вера Павловна – доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ, Республика Бурятия

Vorob’eva Vera P. – Dr. Sc. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Leading researcher

6, Sakhyanova Str., Ulan-Ude, Republic of Buryatia

vvorobjeva@mail.ruЛуцыкВ. И.LutsykV. I.

Луцык Василий Иванович – доктор химических наук, профессор, заведующий сектором

ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ, Республика Бурятия

Lutsyk Vasily I. – Dr. Sc. (Chemistry), Professor, Head of the sector

6, Sakhyanova str., Ulan-Ude, Republic of Buryatia

vluts@ipms.bscnet.ruЗеленаяА. Э.ZelenayaА. Е.

Зеленая Анна Эдуардовна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ, Республика Бурятия, 

Zelenaya Anna E. – Ph. D. (Physics and Mathematics), Senior researcher

6, Sakhyanova Str., Ulan-Ude, Republic of Buryatia

zel_ann@mail.ruБалдановВ. Д.BaldanovV. D.

Балданов Виктор Дашиевич – аспирант

ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ, Республика Бурятия

Baldanov Victor D. – Postgraduate Student

6, Sakhyanova Str., Ulan-Ude, Republic of Buryatia

victor_baldanov@mail.ruИнститут физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наукInstitute of Physical Materials Science Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences202424052024602105114Copyright © Парфенова М.Д., Воробьева В.П., Луцык В.И., Зеленая А.Э., Балданов В.Д., 20242024Парфенова М.Д., Воробьева В.П., Луцык В.И., Зеленая А.Э., Балданов В.Д.Parfenova М.D., Vorob’eva V.Р., Lutsyk V.I., Zelenaya А.Е., Baldanov V.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/876

По опубликованным экспериментальным данным (фазовым диаграммам трех бинарных систем, четырем изотермическим разрезам и термограммам 33 сплавов) построена пространственная (трехмерная – 3D) компьютерная модель фазовой диаграммы LiCl-PrCl3-KCl. Показано, что в общем случае ее формируют 66 поверхностей и 27 фазовых областей, однако вследствие пренебрежимо малой растворимости исходных хлоридов и стехиометричности двух бинарных соединений в реальности она состоит из 31 поверхности и 14 фазовых областей. Оценкой качества полученной 3D-модели служит сравнение модельных и исходных изотермических разрезов и расчет функций отклика для 33 сплавов со значениями температур на границах областей первичной кристаллизации, приведенными на термограммах. Геометрическое строение фазовой диаграммы LiCl-PrCl3-KCl рассматривается также как иллюстрация особенностей тройных систем эвтектического типа в зависимости от природы образующихся в них двойных соединений.

Based on the published experimental data (phase diagrams of three binary systems, four isothermal sections and DTA curves of 33 alloys), a spatial (three-dimensional – 3D) computer model of the LiCl-PrCl3-KCl phase diagram has been constructed. It is shown that, in the general case, the diagram is formed by 66 surfaces and 27 phase regions; however, due to the negligible solubility of the initial chlorides and the stoichiometry of the two binary compounds in reality, it consists of 31 surfaces and 14 phase regions. The evaluation of the quality of the obtained 3D model is a comparison of model and initial isothermal sections and calculation of response functions for 33 alloys with temperature values at the boundaries of the primary crystallization regions shown on DTA traces. The geometric structure of the LiCl-PrCl3-KCl phase diagram is also considered as an illustration of the features of ternary systems of the eutectic type, depending on the nature of the formed in them binary compounds.

фазовые диаграммыкомпьютерное моделированиехлориды литияпразеодимакалияphase diagramscomputer simulationlithiumpraseodymiumpotassium chloridesИсследование выполнено в соответствии с госзаданием ФГБУН ИФМ СО РАН, проект № 0270-2021-0002.This work has was been performed under the program of fundamental research SB RAS (project 0270-2021-0002).ReferencesДвойная система LiCl-KCl / А. С. Басин [и др.] // Журн. неорг. химии. – 2008. – Т. 53, № 9. – С. 1611–1613.Basin A. S., Kaplun A. B., Meshalkin A. B., Uvarov N. F. The LiCl-KCl Binary System. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2008, vol. 53, no. 9, pp. 1509–1511 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S003602360809026X.Galashev, A. Y. Processing of Fast Neutron Reactor Fuel by Electrorefining: Thematic overview / A. Y. Galashev // Int. J. Energy Res. – 2020. – Vol. 45, № 8. – С. 11459–11478. https://doi.org/10.1002/er.6267Galashev A. Y. Processing of Fast Neutron Reactor Fuel by Electrorefining: Thematic overview. International Journal of Energy Research, 2020, vol. 45, no 8, pp. 11459–11478. https://doi.org/10.1002/er.6267.Electrochemical studies based on the extraction of Zr on Cu electrode in the LiCl-KCl molten salt / L. Ding [et al.] // Sep. Purif. Technol. – 2021. – Vol. 279. – P. 119683. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119683Ding L., Yan Y., Smolenski V., Novoselova A., Xue Y., Ma F., Zhang M. Electrochemical Studies Based on the Extraction of Zr on Cu Electrode in the LiCl-KCl Molten Salt. Separation and Purification Technology, 2021, vol. 279, pp. 119683. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119683Kim, I.-S. Phase diagrams for binary systems, NdCl3-LiCl and PrCl3-LiCl / I.-S. Kim, Y. Okamoto. – Tokai: Japan atomic energy research inst., 1999. – 16 p.Kim I. S., Okamoto Y. Phase Diagrams for Binary Systems, NdCl3-LiCl and PrCl3-LiCl. Tokai, Japan atomic energy research inst., 1999. 16 p.Seifert, H. J. Stability of Double Chlorides in the Systems ACl/PrCl3 (A = Na, Cs) / H. J. Seifert, J. Sandrock, J. Uebach // Z. Anorg. Allg. Chem. – 1987. – Vol. 555, iss. 12. – P. 143–153. https://doi.org/10.1002/zaac.19875551215Seifert H. J., Sandrock J., Uebach J. Stability of Double Chlorides in the Systems ACl/PrCl3 (A = Na, Cs). Zeitschrift fur Anorganische and Allgemeine Chemie, 1987, vol. 555, iss. 12, pp. 143–153. https://doi.org/10.1002/zaac.19875551215Seifert, H. J. Ternary chlorides of the trivalent early lanthanides. Phase diagrams, crystal structures and thermodynamic properties / H. J. Seifert // J. Therm. Anal. Calorim. – 2002. – Vol. 67. – P. 789–826. https://doi.org/10.1023/A:1014341829611Seifert H. J. Ternary Chlorides of the Trivalent Early Lanthanides. Phase Diagrams, Crystal Structures and Thermodynamic Properties. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2002, vol. 67, pp. 789–826. https://doi.org/10.1023/A:1014341829611Халдояниди, К. А. Фазовые диаграммы гетерогенных систем с трансформациями / К. А. Халдояниди. – Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2004. – 382 с.Khaldoyanidi K. A. Phase Diagrams of Heterogeneous Systems with Transformations, Novosibirsk, Institute of Inorganic Chemistry SB RAS, 2004. 382 p. (in Russian)Ghosh, S. Thermochemical Studies of Alloys and Molten Halide Salts of Relevance to Pyrochemical Reprocessing of Metallic Fuel [Electronic resource] / S. Ghosh. – Homi Bhabha National Institute, 2016. – Made of access: https://shodhganga.inflibnet.ac.in/handle/10603/308733.Ghosh S. Thermochemical Studies of Alloys and Molten Halide Salts of Relevance to Pyrochemical Reprocessing of Metallic Fuel. Homi Bhabha National Institute, 2016. Arailable at: https://shodhganga.inflibnet.ac.in/handle/10603/308733.Study of phase equilibria in LiCl-KCl-PrCl3 pseudo-ternary system / S. Ghosh [et al.] // Thermochim. Acta. – 2017. – Vol. 653. – P. 16–26. https://doi.org/10.1016/j.tca.2017.03.024Ghosh S., Ganesan R., Sridharan R., Gnanasekaran T. Study of Phase Equilibria in LiCl-KCl-PrCl3 Pseudo-Ternary System. Thermochimica Acta, 2017, vol. 653, pp. 16–26. https://doi.org/10.1016/j.tca.2017.03.024Парфенова, М. Д. 3D компьютерная модель T–x–y диаграммы Ag–Cu–Ni: Верификация разрезов в Атласе фазовых диаграмм для бессвинцовых припоев / М. Д. Парфенова, В. П. Воробьева, В. И. Луцык // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2021. – Т. 57, № 1. – С. 15–24. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-1-15-24Parfenova M. D., Vorob’eva V. P., Lutsyk V. I. 3D Computer Model of the Ag-Cu-Ni T-x-y Diagram: Verification of Sections in the Atlas of Phase Diagrams for Lead-Free Soldering. Vestsі Natsyyanal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryya khіmіchnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series, 2021, vol. 57, no. 1, pp. 15–24 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-1-15-24.Парфенова, М. Д. Оценка влияния разложения твердого раствора алюминия на геометрическое строение изобарной фазовой диаграммы Al-Sn-Zn / М. Д. Парфенова, В. П. Воробьева, В. И. Луцык // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2022. – Т. 58, № 2. – С. 149–157. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2022-58-2-149-157Parfenova M. D., Vorob’eva V.P., Lutsyk V.I. Assessment of Effects of Aluminum Solid Solution Decomposition on Geometric Structure of Al-Sn-Zn Isobar Phase Diagram by its 3D Computer Model. Vestsі Natsyyanal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryya khіmіchnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series, 2022, vol. 58, no. 2, pp. 149–157 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2022-58-2-149-157.Vogel, R. Die heterogenen Gleichgewichte / R. Vogel. – Leipzig: Akademischeverlagellesschaft, 1959. – 727 S.Vogel R. Die heterogenen Gleichgewichte. Leipzig: Akademischeverlagellesschaft Geest & Portig, 1959. 727 S.Аносов, В. Я. Основные начала физико-химического анализа / В. Я. Аносов, С. А. Погодин. – М., Л.: Изд-во АН СССР, 1947. – 876 с.Anosov V. Ya., Pogodin S. A. Main Principles of Physicochemical Analysis. Moscow, Leningrad, USSR Academy Sciences publ., 1947. 876 p. (in Russian).Аносов, В. Я. Основы физико-химического анализа / В. Я. Аносов, М. И. Озерова, Ю. С. Фиалков. – M.: Наука, 1976. – 504 c.Anosov V. Ya., Ozerova M. I., Fialkov Yu. S. Fundamentals of Physicochemical Analysis. Moscow, Nauka = Science Publ., 1976. 504 p. (in Russian).Райнз, Ф. Диаграммы фазового равновесия в металлургии / Ф. Райнз. – М.: Металлургиздат, 1960. – 369 с.Rhines F. N. Phase Diagrams in Metallurgy. Their development and application. McGraw-Hill Book Company, MC. New York – Toronto – London, 1956. 340 р.Prince, A. Alloy Phase Equilibria / A. Prince. – Amsterdam – London – New York: Elsеvier Publ. Comp., 1966. – 290 р.Prince A. Alloy Phase Equilibria. Elsеvier Publ. Comp., Amsterdam – London – New York, 1966. 290 р.Петров, Д. А. Двойные и тройные системы / Д. А. Петров. – М.: Металлургия, 1986. – 256 с.Petrov D. A. Binary and Ternary Systems. Moscow, Metallurgy, 1986, 256 p. (in Russian).Захаров, А. М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем / А. М. Захаров. – М.: Металлургия, 1990. – 240 с.Zakharov A. M. State Diagrams of Binary and Ternary Systems. Moscow, Metallurgy, 1990, 240 p. (in Russian).Lutsyk, V. I. Reference Book on the Oxide Systems Space Diagrams as a Tool for Data Mining / V. I. Lutsyk, V. P. Vorob'eva, A. E. Zelenaya // Solid State Phenomena. – 2015. – Vol. 230. – P. 51–54. doi: 10.4028/www.scientific.net/SSP.230.51Lutsyk V. I., Vorob’eva V.P., Zelenaya A.E. Reference Book on the Oxide Systems Space Diagrams as a Tool for Data Mining. Solid State Phenomena, 2015, vol. 230, pp. 51–54. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.230.51.Воробьева, В. П. Фазовые диаграммы состояния трех- и четырехкомпонентных систем: от топологии к компьютерным моделям: дис. … д-ра физ.-матем. наук: 02.00.04/ В. П. Воробьева. – Тюмень, 2012.– 354 с.Vorob’eva V. P. State Phase Diagrams of Three- and Four-component Systems: from Topology to Computer Models. Tyumen, 2012. 354 p. (in Russian).Вечер, A. A. Местоположение линий эвтектики в тройных системах / A. A. Вечер // Докл. АН БССР. – 1983. – Т. 27, № 1. – С. 59–62.Vecher A. A. Location of Eutectic Lines in Ternary Systems. Reports of the Academy of Sciences of the Belarus SSR, 1983, vol. 27, no. 1, pp. 59–62 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.