稀土卤化物与碱金属卤化物相图的热力学优化与计算

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本论文运用CALPHAD(Calculation of Phase Diagrams) 技术对NdCl3—MCl (M=Li, Na, K, Rb, Cs)、LaBr3—MBr (M=Na, K, Rb, Cs)、TmCl3—MCl (M= Na, K, Rb, Cs)、DyCl3-NaCl、LaF3—NaF、YF3-LiF 等十六体系的稀土与碱金属卤化物相图进行了系统的优化与计算。研究工作针对所优化计算体系强相互作用的特点,将最新发展的短程有序—扩展似化学模型合理应用于稀土卤化物熔盐体系相图优化计算中。在一些数据库基础上分步应用和编制计算程序,优化计算得到了与上述体系的热力学参数自洽的相图。其中应用短程有序—扩展似化学模型于三价稀土与碱金属溴、氟化物二元体系的相图进行系统的热力学优化具有创新性。在整个优化过程中,根据体系相图数据与各种热力学参(函)数自洽的原理:首先选择和建立合理的热力学模型;接着将实验相图数据和其他热力学数据结合起来进行热力学优化和评估,再获得合理、可靠、自洽的所研体系的热力学描述。论文通过对计算结果和实验结果的比较,检验了部分实验相图和混合焓;优化预报了TmCl3-MCl(M=Na, K, Rb, Cs)体系高温混合焓数据和LaF3—NaF、YF3-LiF 体系实验未完成部分的混合焓;获得了体系中间化合物的热力学函数。探讨了过剩热力学性质变化的规律和特征,总结了二元体系热力学参数混合焓的变化规律:一、碱金属卤化物与稀土卤化物构成的二元熔盐体系的混合焓数值随碱金属的半径的变大而减小;二、碱金属卤化物与稀土卤化物熔盐体系的混合焓相互作用系数最小值大约出现在稀土卤化物摩尔分数为0.25 处,显现强相互作用的短程有序特征。
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