STATE DIAGRAM OF THE ZrO 2 –SiO 2 –Al 2 O 3  SYSTEM WITH VISUALIZATION BY COMPUTER 3D-MODEL AND CALCULATION USING THE NUCLEA DATABASE

V. P. Vorob’eva; Воробьева В. П.; А. E. Zelenaya; Зеленая А. Э.; V. I. Lutsyk; Луцык В. И.; V. A. Vorozhtcov; Ворожцов В. А.; V. I. Almjashev; Альмяшев В. И.; V. L. Stolyarova; Столярова В. Л.

doi:10.31857/S2686953522600507

Диаграмма состояния системы ZrO₂–SiO₂–Al₂O₃ при визуализации компьютерной 3D-моделью и расчете с использованием базы данных NUCLEA

Авторы: Воробьева В.П.¹, Зеленая А.Э.¹, Луцык В.И.¹, Ворожцов В.А.²^,3, Альмяшев В.И.²^,4^,5, Столярова В.Л.²^,3
Учреждения:
1. Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
2. Институт химии силикатов имени И.В. Гребенщикова Российской академии наук
3. Санкт-Петербургский государственный университет
4. Научно-исследовательский технологический институт им. А.П. Александрова
5. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” имени В.И. Ульянова (Ленина)
Выпуск: Том 511, № 1 (2023)
Страницы: 77-87
Раздел: ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
URL: https://bakhtiniada.ru/2686-9535/article/view/135988
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686953522600507
EDN: https://elibrary.ru/OUPRVA
ID: 135988

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлена трехмерная (3D) компьютерная модель изобарной фазовой диаграммы системы ZrO₂–SiO₂–Al₂O₃ с образованием соединений ZrSiO₄ и Al₆Si₂O₁₃. Вывод ее геометрического строения проведен через последовательное построение схемы фазовых реакций, включая все полиморфные переходы в субсолидусе и перегруппировку взаимодействия бинарных соединений, а также оксидов циркония и алюминия, трансформацию ее в схему моно- и нонвариантных состояний в табличном и графическом (3D) виде, построение прототипа с переводом последнего в пространственную модель фазовой диаграммы реальной системы ZrO₂–SiO₂–Al₂O₃. Обсуждаются особенности изо- и политермических разрезов фазовой диаграммы рассматриваемой системы, рассчитанных с использованием термодинамической базы данных NUCLEA, по сравнению с полученной 3D-моделью.

Ключевые слова

фазовая диаграмма, компьютерное моделирование, оксид циркония, оксид кремния, оксид алюминия

Список литературы

Claussen N., Jahn J. // J. Am. Ceram. Soc. 1980. V. 63. № 3–4. P. 228–229. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1980.tb10700.x
Garvie R.C., Goss M.F., Marshall S., Urbani C. // Mater. Sci. Forum. 1988. V. 34–36. P. 681–688. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.34-36.681
Frank M., Schweiger M., Rheinberger V., Höland W. // Glas. Ber. Glass Sci. Technol. 1998. V. 71. P. 345–348.
Höland W., Schweiger M., Frank M., Rheinberger V. // J. Biomed. Mater. Res. 2000. V. 53. № 4. P. 297–303. https://doi.org/10.1002/1097-4636(2000)53:4<297::AID-JBM3>3.0.CO;2-G
Gregory A.G., Veasey T.J. // J. Mater. Sci. 1971. V. 6. № 10. P. 1312–1321. https://doi.org/10.1007/BF00552045
Sales M., Alarcon J. // J. Mater. Sci. 1995. V. 30. № 9. P. 2341–2347. https://doi.org/10.1007/BF01184584
McCoy M.A., Heuer A.H. // J. Am. Ceram. Soc. 1988. V. 71. № 8. P. 673–677. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1988.tb06387.x
Awano M., Takagi H., Kuwahara Y. // J. Am. Ceram. Soc. 1992. V. 75. № 9. P. 2535–2540. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb05608.x
Белов Г.В., Аристова Н.М. // Математическое моделирование. 2017. Т. 29. № 6. С. 135‒142. http://mi.mathnet.ru/rus/mm/v29/i6/p135
Ohnuma I., Ishida K. // Tecnol. Metal. Mater. Min. 2016. V. 13. № 1. P. 46‒63. https://doi.org/10.4322/2176-1523.1085
Bakardjieva S., Barrachin M., Bechta S., Bezdicka P., Bottomley D., Brissonneau L., Cheynet B., Dugne O., Fischer E., Fischer M., Gusarov V., Journeau C., Khabensky V., Kiselova M., Manara D., Piluso P., Sheindlin M., Tyrpekl V., Wiss T. // Ann. Nucl. Energ. 2014. V. 74. P. 110‒124. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2014.06.023
Kitagaki T., Yano K., Ogino H., Washiya T. // J. Nucl. Mater. 2017. V. 486. P. 206‒215. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.01.032
Björkvall J., Stolyarova V.L. // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001. V. 15. № 10. P. 836‒842. https://doi.org/10.1002/rcm.251
Bakardjieva S., Barrachin M., Bechta S., Bottomley D., Brissoneau L., Cheynet B., Fischer E., Journeau C., Kiselova M., Mezentseva L., Piluso P., Wiss T. // Progr. Nucl. Energ. 2010. V. 52. № 1. P. 84‒96. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2009.09.014
Kwon S.Y. Thermodynamic optimization of ZrO2-containing systems in the CaO–MgO–SiO2–Al2O3–ZrO2 system. Dissertation for the degree of Master of Engineering. Montreal, 2015. 113 p.
Lutsyk V.I., Vorob’eva V.P. // J. Therm. Anal. Calorim. 2010. V. 101. № 1. P. 25‒31. https://doi.org/10.1007/s10973-010-0855-0
Lutsyk V.I., Vorob’eva V.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2016. V. 61. № 2. P. 188‒207. https://doi.org/10.1134/S0036023616020121
Vorob'eva V.P., Zelenaya A.E., Lutsyk V.I., Sineva S.I., Starykh R.V., Novozhilova O.S. // J. Phase Equil. Diffus. 2021. V. 42. № 2. P. 175‒193. https://doi.org/10.1007/s11669-021-00863-3
Lutsyk I.V., Zelenaya A.E., Zyryanov A.M. // Materials, Methods & Technologies. International Scientific Publications. 2008. V. 2. № 1. P. 176‒184.
Lutsyk V.I., Vorob’eva V.P. // Russ. J. Phys. Chem. 2015. V. 89. № 10. P. 1715‒1722. https://doi.org/10.1134/S0036024415100192
Lutsyk V.I., Vorob’eva V.P., Shodorova S.Ya. // Russ. J. Inorg. Chem. 2016. V. 61. № 7. P. 858‒866. https://doi.org/10.1134/S0036023616070123
Vorob'eva V.P., Zelenaya A.E., Lutsyk V.I. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 6. P. 894‒901. https://doi.org/10.1134/S003602362106022X
Vorob’eva V.P., Zelenaya A.E., Lutsyk V.I., Almjashev V.I., Vorozhtcov V.A., Stolyarova V.L. // Glass Phys. Chem. 2021. V. 47. № 6. P. 616‒621. https://doi.org/10.1134/S1087659621060328
Butterman W.C., Foster W.R. // Am. Mineral. 1967. V. 52. № 5–6. P. 880‒885. https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article-abstract/52/5-6/880/542223/Zircon-Stability-and-the-Zr02-Si02-Phase-Diagram
Lakiza S.M., Lopato L.M. // J. Amer. Ceram. Soc. 1997. V. 80. № 4. P. 893‒902. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1997.tb02919.x
Lakiza S., Fabrichnaya O., Wang Ch., Zinkevich M., Aldinger F. // J. Eur. Ceram. Soc. 2006. V. 26. № 3. P. 233‒246. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2004.11.011
Toropov N.A., Galakhov F.Ya. // Bull. Acad. Sci. USSR, Div. Chem. Sci. 1958. V. 7. № 1. P. 5‒9. https://doi.org/10.1007/BF01170853
Aramaki S., Roy R. // J. Am. Ceram. Soc. 1962. V. 45. № 5. P. 229‒242. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1962.tb11133.x
de Noirfontaine M.-N., Tusseau-Nenez S., Girod-Labianca C., Pontikis V. // J. Mater. Sci. 2012. V. 47. № 3. P. 1471‒1479. https://doi.org/10.1007/s10853-011-5932-7
Яроцкая Е.Г., Федоров П.П. // Конденсированные среды и межфазные границы. 2018. Т. 20. № 4. С. 537–544. https://doi.org/10.17308/kcmf.2018.20/626
Lambotte G., Chartrand P. // J. Amer. Ceram. Soc. 2011. V. 94. № 11. P. 4000–4008. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04656.x
Igami Y., Ohi S., Miyake A. // J. Amer. Ceram. Soc. 2017. V. 100. № 10. P. 4928–4937. https://doi.org/10.1111/jace.15020
McMurdie H.F., Hall F.P. // J. Am. Ceram. Soc. 1949. V. 32. № s1. P. 154‒164. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1949.tb19765.x
Toropov N.A., Galakhov F.Ya. // Bull. Acad. Sci. USSR, Div. Chem. Sci. 1956. V. 5. № 2. P. 153‒156. https://doi.org/10.1007/BF01177636
Kwon S.Y., Jung I.-H. // J. Eur. Ceram. Soc. 2017. V. 37. № 3. P. 1105‒1116. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2016.10.008
Будников П.П., Литваковский А.А. // ДАН СССР. 1956. Т. 106. № 2. С. 267‒270.
Greca M.C., Emiliano J.V., Segadães A.M. // J. Eur. Ceram. Soc. 1992. V. 9. № 4. P. 271‒283. https://doi.org/10.1016/0955-2219(92)90062-I
Quereshi M.H., Brett N.H. // Trans. Brit. Ceram. Soc. 1968. V. 67. № 11. P. 569‒578.
Pena P., De Aza S. // J. Mater. Sci. 1984. V. 19. № 1. P. 135‒142. https://doi.org/10.1007/BF02403119
Pena P. // Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr. 1989. V. 28. № 2. P. 89‒96.
Connell R.G. // J. Phase Equilib. 1994. V. 15. № 1. P. 6‒19. https://doi.org/10.1007/BF02667677
Khaldoyanidi K.A. // J. Struct. Chem. 2003. V. 44. № 1. P. 116‒129. https://doi.org/10.1023/A:1024941216224
Халдояниди К.А. Фазовые диаграммы гетерогенных систем с трансформациями. Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2004. 382 с.
Воробьева В.П. Фазовые диаграммы состояния трех- и четырехкомпонентных систем: от топологии к компьютерным моделям. Дис. … докт. ф.-м.н. Тюмень, 2012. 354 с.
Vorozhtcov V.A., Yurchenko D.A., Almjashev V.I., Sto-lyarova V.L. // Glass Phys. Chem. 2021. V. 47. № 5. P. 417‒426. https://doi.org/10.1134/S1087659621050175
NUCLEA: Thermodynamic database for nuclear applications [Электронный ресурс] // Доступно по: http://thermodata.online.fr/nuclea.html. Ссылка активна на 25.12.2022 г.
Mao H., Selleby M., Sundman B. // J. Am. Ceram. Soc. 2005. V. 88. № 9. P. 2544‒2551. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00440.x