Thermodynamic Assessment Of The Bi-In-Zn System

• Autorzy: Onderka B. , Dębski A. , Gąsior W.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0175

Warianty tytułu

PL

Termodynamiczny opis układu Bi-In-Zn

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A thermodynamic description of the entire ternary Bi-In-Zn system was obtained by the CALPHAD modelling of the Gibbs energy of the liquid phase. The experimental data on the phase equilibria and the thermodynamic properties published and complemented by the authors’ own experiments were taken into account. In order to verify the phase equilibria in the Bi-In-Zn system, 15 different samples were studied in the temperature range of 300-900 K by the DTA technique during heating and cooling cycles. Coexisting phases and their composition were analyzed by the SEM and EDX techniques for 9 distinct samples after their thermal equilibration at 373 K and 473 K. Assessment and selected phase equilibrium calculations were performed with ThermoCalc and Pandat softwares, and compared with experimental data. The obtained results reproduce well the experimental data on both the phase equilibria and the thermodynamic properties in the optimized system.

PL

Z pomocą metody Calphad opracowano termodynamiczny model energii swobodnej Gibbsa fazy ciekłej w układzie fazowym Bi-In-Zn, co pozwoliło na termodynamiczny opis tego układu jako całości. Zastosowano własne i literaturowe dane eksperymentalne dotyczące równowag fazowych i właściwości termodynamicznych faz układu trójskładnikowego. W celu weryfikacji uzyskanego opisu wykonano pomiary DTA w zakresie temperatury 300-900 K dla 15 próbek stopów o różnych składach w kolejnych cyklach nagrzewania i studzenia. Równowagę fazową badano analizując technikami SEM i EDX skład fazowy i wzajemną rozpuszczalność składników wygrzewanych izotermicznie stopów w temperaturze 373 K i 473 K. Optymalizację parametrów modelowych i obliczenia termodynamiczne w układzie Bi-In-Zn wykonano za pomocą oprogramowania ThermoCalc i Pandat. Porównując obliczone równowagi fazowe i funkcje termodynamiczne z danymi doświadczalnymi stwierdzono bardzo dobrą zgodność wielkości eksperymentalnych z właściwościami topologicznymi i termodynamicznymi zoptymalizowanego układu.

Słowa kluczowe

EN

Bi-In-Zn alloys; phase diagram; differential thermal analysis (DTA); phase equilibria

PL

stopy Bi-In-Zn; diagram fazowy; różnicowa analiza termiczna DTA; równowagi fazowe

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 567--575
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Onderka B.

• AGH University of Science and Technology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Dębski A.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, 25 Reymonta Str., 30-059 Kraków, Poland

autor

Gąsior W.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, 25 Reymonta Str., 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] T. Yokokawa, A. Doi, K. Niwa, J. Phys. Chem. 65, 202-205 (1961).
• [2] J.V. Gluck, R.D. Pehlke, Trans. AIME 239, 36-47 (1967).
• [3] N. Moelans, K.C.H. Kumar, P. Wollants, J. Alloys Compd. 360, 98-106 (2003).
• [4] Z. Li, S. Knott, A. Mikula, Acta Mater. 55, 2417-2422 (2007).
• [5] S. Knott, Z. Li, C.-H. Wang, A. Mikula, Met. Mater. Trans. A 41A, 3130-3135 (2010).
• [6] H.L. Lukas, S.G. Fries, B. Sundman, Computational Thermodynamics, The Calphad Method, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-86811-2, 2007.
• [7] B. Sundman, B. Jansson, J.O. Andersson, Calphad 9, 153-190 (1985).
• [8] Y.M. Muggianu, M. Gambino, J.-P. Bros, J. Chim. Phys. 72, 83-88 (1975).
• [9] A.T. Dinsdale, Calphad 15, 317-425 (1991).
• [10] J.O. Andersson, A.F. Guillermet, P. Gustafsson, M. Hillert, B. Jansson, B. Jonsson, B. Sundman, J. Ågren, Calphad 11, 93-98 (1987).
• [11] O. Redlich, A.T. Kister, Ind. Eng. Chem. Res. 40, 345-348 (1948).
• [12] A. Kroupa, A.T. Dinsdale, A. Watson, J. Vrestal, J. Vízdal, A. Zemanova, JOM 59, 20-25 (2007).
• [13] A. Dinsdale, A. Watson, A. Kroupa, J. Vrestal, A. Zemanova, J. Vizdal, COST 531 – Lead Free Solders. Vol. 1, Atlas of Phase Diagrams for Lead-Free Soldering, European Report COST 531, Brno 2008, ISBN 978-80-86292-28-1.
• [14] D. Boa, I. Ansara, Thermochim. Acta 314, 79-86 (1998).
• [15] D.V. Malakhov, Calphad 24, 1-14 (2000).
• [16] J. Vizdal, M.H. Braga, A. Kroupa, K.W. Richter, D. Soares, L.F. Malheiros, J. Ferreira, Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry 31, 438-448 (2007).
• [17] B.J. Lee, Calphad 20, 471-480 (1996).
• [18] R. Schmid-Fetzer, D. Andersson, P.Y. Chevalier, L. Eleno, O. Fabrichnaya, U.R. Kattner, B. Sundman, C. Wang, A. Watson, L. Zabdyr, M. Zinkevich, Calphad 31, 38-52 (2007).
• [19] W. Cao, S.-L. Chen, F. Zhang, K. Wu, Y. Yang, Y.A. Chang, R. Schmid-Fetzer, W.A. Oates, Calphad 33(2), 328-342 (2009).
• [20] F.N. Rhines, Phase Diagrams in Metallurgy, McGraw-Hill Book Comp., NY, 1956.
• [21] A. Prince, Alloy Phase Equilibria, Elsevier, Amsterdam, p. 211, 1966.

Uwagi

EN

This research has been supported by grant N N507 4572 37 from the Polish Ministry of Science and Higher Education.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.