Экспериментальная и модельная оценка коэффициентов диффузии бария в жидких галлиии и свинцестатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 23 сентября 2021 г.
Аннотация:Галлий и свинец применяются как жидкие катоды для получения сплавов щелочноземельных металлов, в том числе с барием. Данные о коэффициентах диффузии бария (DВа) в жидких металлах, полученные методом анодной хронопотенциометрии, очень ограничены. В настоящей работе экспериментальную оценку DВа в жидких галлии и свинце проводили комбинированным методом. Он основан на совместной обработке данных измерений катодных хронопотенциограмм в координатах Е–ln√τ и уравнений изотерм потенциалов сплавов вида E–lnXBa, полученных в одинаковых условиях. Измерения проводили в расплаве KCl– 26 мол % BaCl2, при температурах от 953 до 1073 К. В основу расчета DВа положено уравнение Санда. Учтены особенности электродных процессов на жидких металлических катодах в барийсодержащих хлоридных расплавах. Установлены значения стабилизированных плотностей остаточного тока в зависимости от температуры. Показано, что в начале процесса выделения бария в сплавы проявляется влияние совместного осаждения калия, особенно на свинцовом катоде. Вклад выхода по току бария предложено оценивать по текущему показателю избирательности, который зависит от потенциала сплава. Показано, что совместный разряд калия и бария в сплавы приводит к завышению DВа на галлии и свинце от 5 до 12%. На основании полученных температурных зависимостей DBa рассчитаны энергии активации диффузии бария в галлии и свинце, соответственно 20,7 и 16,2 кДж/моль. Расчеты показывают, что на жидком
таллии, висмуте, сурьме измерение катодных хронопотенциограмм для бария невозможно из-за значительного соосаждения калия. На основании данных о строении разбавленных сплавов и термодинамических характеристиках щелочноземельных металлов предложена методика расчета приведенных радиусов микрогруппировок – диффузантов в уравнении Стокса–Эйнштейна. Рассчитанные с использованием приведенных радиусов значения DМе удовлетворительно согласуются с большинством экспериментальных данных. Эти факты подтверждают обоснованность модели коллективной диффузии бария и других щелочноземельных металлов в сплавах в составе микрогруппировок по трансляционному механизму.
Ключевые слова: барий, галлий, свинец, коэффициент диффузии, уравнение Стокса-Эйнштейна, катодная хронопотенциометрия, микрогруппировки, избирательность, приведенный радиус