Surface tension of ternary systems with minima on the surface tension isotherms of binary melts

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Based on experimental data on the surface tension (σ) of indium–tin–lead, thallium–lead–bismuth and indium–tin–gallium melts, the features of σ changes with composition changes were revealed. The boundary binary systems indium–tin and thallium–lead are characterized by the presence of a minimum on the σ isotherm of the melts. It is shown that in the studied ternary systems, the characteristic minimum on the σ isotherms along the sections of the triangle of compositions with a constant content of the third component is preserved. With an increase in the content of the 3rd component in the section, the depth of the minimum, (“depression” on the isothermal surface σ), decreases and the “depression” disappears at the following values of the molar fractions of the third component: 0.1 mole fractions of lead (in the indium–tin–lead system); 0.1 mole fractions of bismuth (in the thallium–lead–bismuth system); 0.3 mole fractions of gallium (in the indium–tin–gallium system). It was found that in the studied ternary systems, the concentration of the third component, at which the “dip” on the isothermal surface σ disappears, is directly related to the surface activity of this component in the melts, which determines its content in the surface layer. Based on the σ isotherms, within the framework of the ideal monomolecular surface layer model, the composition of the surface layer of ternary melts was calculated. The results showed that the "dip" on the isothermal surface σ of all studied ternary systems disappears at 0.25±0.03 mole fractions of the third component in the surface layer.

About the authors

R. Kh. Dadashev

Kadyrov Chechen State University; Kh. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: edzhabrail@mail.ru
Grozny, 364024 Russia; Grozny, 364051 Russia

D. Z. Elimkhanov

Kadyrov Chechen State University; Academy of Sciences of the Chechen Republic; Kh. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: edzhabrail@mail.ru
Grozny, 364024 Russia; Grozny, 364051 Russia; Grozny, 364051 Russia

Z. L. Khazbulatov

Kadyrov Chechen State University

Grozny, 364024 Russia

References

  1. Асхадуллин Р.Ш., Легких А.Ю., Ульянов В.В., Воронин И.А. Современное состояние и задачи разработок по технологии тяжёлых жидкометаллических теплоносителей (Pb, Pb–BI) // Вопр. атомной науки и техники. Сер.: Ядерно-реакторные константы. 2021. № 2. С. 105–115.
  2. Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях (ТЖМТ-2018) / Сборник тезисов докладов V конференции. 8–10 октября. Обнинск: ГНЦ РФ–Физико-энергетический институт имени А. И. Лейпунского, 2018. 155 с.
  3. Кутуев Р.А. Поверхностные свойства двойных и многокомпонентных расплавов на основе легкоплавких металлов. Автореф. доктора физико-математических наук. 2023. 319 с.
  4. Дадашев Р.Х., Хоконов Х.Б., Элимханов Д.З., Бичуева З.И. Концентрационная зависимость поверхностного натяжения тройных систем // Журнал физич. химии. 2007. Т. 81. № 7. С. 1342–1344.
  5. Дадашев Р.Х. Термодинамика поверхностных явлений: Изд. 2-е, испр. М.: Наука, 2008. 278 с.
  6. Дадашев, Р.Х., Элимханов Д.З., Хазбулатов З.Л. Прогнозирование концентрационной зависимости поверхностного натяжения тройных систем // ФММ. 2023. Т. 124. № 4. С. 444–450.
  7. Pstruś J. Surface tension and density of liquid In–Sn–Zn alloys // Appl. Surface Sci. 2013. V. 265. P. 50–59.
  8. Brillo J., Plevachuk Y., Egru I. Surface tension of liquid Al–Cu–Ag ternary alloys // J. Mater. Sci. 2010. V. 45. P. 5150–5157.
  9. Fima P. Surface tension and density of liquid Sn–Ag–Cu alloys // Intern. J. Mater. Research (formerly Zeitschrift fuer Metallkunde). 2012. No. 103(12). P. 1455–1461.
  10. Dobosz A., Novkovic R., Gancarz T. Liquid metals: Thermophysical properties of alloys from the Ga-Sn-Zn system // Journal of Molecular Liquids. 2021. V. 343. Р. 117646.
  11. Moser Z., Gasior W., Bukat K., Pstrus J., Kisiel R., Sitek J., Ishida K., Ohnuma I. Pb-Free Solders: Part III. Wettability Testing of Sn–Ag–Cu–Bi Alloys with Sb Additions // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2007. V. 28. P. 433–438.
  12. Guo Zh., Li Sh, Mikula A., Yuan W. Surface tension of liquid Au–Bi–Sn alloys // Rare Metals. 2012. V. 31. No. 3. P. 250–254.
  13. Duan S.-Ch., Guo H.-J. Determination of viscosity and surface tension of liquid Ni–Al–Ti system using the evaluated thermodynamic properties by AMCT // Journal of Materials Science. 2020. V. 55(25). https://doi.org/10.1007/s10853-020-04841-x
  14. Egry I., Brillo J., Matsushita T. Thermophysical properties of liquid Cu–Fe–Ni alloys // Project at the German Aerospace Center (DLR). 2005. P. 460–464.
  15. Дадашев Р.Х., Кутуев Р.А., Элимханов Д.З. Поверхностное натяжение и плотность расплавов индий–олово и их зависимость от состава и температуры // Расплавы. 2023. № 1. С. 78–88.
  16. Ковальчук В.Ф. Плотность и поверхностные свойства жидких сплавов индий-олово, индий-висмут, таллий-свинец и таллий-олово. Автореф. дис. ... канд. хим. наук. Свердловск: УПИ, 1969. 24 с.
  17. Dadashev R.Kh., Kutuev R.A., Elimkhanov D.Z., Bichueva Z.I. Surface tension of indium-tin-gallium melts // Russian J. Phys. Chem. A. 2007. T. 81. No. 11. C. 1734–1737.
  18. Дадашев Р.Х., Элимханов Д.З., Дадашева З.И. Поверхностные свойства и молярные объемы расплавов таллий–свинец–висмут // Расплавы. 2022. № 4. С. 395–407.
  19. Plevachuk Yu., Sklyarchuk V., Eckert S., Gerbeth G., Novakovic R. Thermophysical Properties of the Liquid Ga–In–Sn Eutectic Alloy // J. Chem. Eng. Data. 2014. V. 9(3). P. 757–763.
  20. Dadashev R.Kh. Thermodynamics of Surface Phenomena. Cambridge International Science Publishing Ltd, 2008. 281 p.
  21. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. Л.: Химия. Ленинградское отделение, 1967. 388 c.
  22. Ибрагимов Х.И., Саввин B.C. Расчет параметров поверхностного слоя однокомпонентных металлических расплавов / Физико-химические исследования металлургических процессов. Свердловск: Изд-во УПИ, 1979. Вып. 7. С. 34.
  23. Ибрагимов Х.И., Саввин B.C. Расчет характеристик поверхностного слоя растворов. Поверхностные свойства расплавов. Киев: Наукова думка, 1982. С. 22–24.
  24. Дадашев Р.Х. Поверхностная активность компонента по П. А. Ребиндеру в многокомпонентных растворах. Поверхностные явления в дисперсных системах / Сборник тезисов докладов Всероссийской конференции, посвященной 125-летию со дня рождения выдающегося советского ученого, академика АН СССР Петра Александровича Ребиндера, 02–06 октября 2023 года. Москва: ФГБУН Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук, 2023. С. 44.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download