负热膨胀的热力学起源基于GdF3-TbF3系统中的相变型机制
Elena A Sulyanova1, Boris P Sobolev1
1Shubnikov Institute of Crystallography, Federal Scientific Research Centre "Crystallography and Photonics", Russian Academy of Sciences, Leninskiy Prospekt 59, 119333 Moscow, Russia.
呈现相位过渡类型负热膨胀 (NTE-II) 的稀土元素化物依赖于多态和密度异常. 固体溶液的双相复合物形成了NTE-II材料,具有特定的温度窗口使这种效果成为可能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态化学 固态化学
- 热力学是一种热力学.
背景情况:
- 稀土元素 (REE) 化物以相变型负热膨胀 (NTE-II) 特性而闻名.
- 在R F3-R'F3系统中,NTE-II材料通常使用特定的REE化物 (Pm,Sm,Eu,Gd) 形成,呈现出巨大的NTE-II.
- R F3的多态修饰 (低温β-YF3和高温LaF3类型) 伴随着密度异常 (一个公式单位的体积).
研究的目的:
- 在多元组件REE化物系统中研究控制NTE-II的热力学原理.
- 确定NTE-II的必要和充分条件,重点关注多态和密度异常.
- 使用GdF3-TbF3系统建模和计算NTE-II材料的工作温度窗口和相组合.
主要方法:
- 基于相规则和连续性原理的热力学分析.
- 在NTE-II材料中考虑体积变化 (ΔV/V) 的经验迹象.
- 模拟R F3-R'F3系统,包括同型和固体溶液 (ss) 的形成.
- 计算体积变化 (Vform) 使用杆规则在一个conode.
- 确定 ΔV/V 和工作温度窗口 (ΔT) 的依赖关系,作为组成 (x) 和温度 (T) 的函数.
主要成果:
- 对于NTE-II材料来说,二相组合是必不可少的,它来自化学系统的热力学.
- 多态和密度异常的组合是NTE-II的必要和足够的标志.
- 在R F3-R'F3系统中的同态性导致两组分固体溶液 (β-ss和α-ss) 的形成.
- 一个 ΔTtrans > 0 的两相区域,称为"工作温度窗口",在固体溶液衰变的单变曲线之间形成.
- 为GdF3-TbF3系统获得了 ΔV/V 和工作温度窗口的计算依赖性.
结论:
- NTE-II材料是固体溶液的双相复合物,具有不同的体积特征.
- 工作温度窗口是实现这些材料NTE-II行为的一个关键参数.
- 热力学原理和相位图对于理解和设计基于REE化物的NTE-II材料至关重要.
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