Алчагиров Б.Б., Кясова О.Х.
Для успешного решения актуальной задачи поиска и изучения теплофизических свойств материалов, пригодных для разработки и создания нового поколения жидкометаллических теплоносителей, наибольший интерес представляют сплавы ряда р-металлов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева с участием щелочных металлов. В частности, наряду с широко известным эвтектическим расплавом свинец–литий, расплавы системы олово-натрий считаются также перспективными теплоносителями для ядерных реакторов, разработки и создания новых энергоемких химических источников тока и более безопасных миниатюрных аккумуляторов — аналогов литиевых батареек и т. п. Однако многие теплофизические и физико-химические свойства сплавов системы олово–натрий мало изучены, что затрудняет анализ перспектив их использования. В работе критически рассмотрены результаты имеющихся в литературе теоретических и экспериментальных исследований поверхностного натяжения сплавов системы олово—натрий, в том числе и оригинальные опытные данные авторов. Показано, что экспериментальные данные об изотерме ПН системы Sn–Na к настоящему времени получены лишь в двух работах и только для узкого интервала составов сплавов с содержанием от 0 до 5 ат. % Na в олове, согласно которым натрий в области небольшого его содержания в расплавах с оловом проявляет достаточно высокую поверхностную активность. Теоретические расчеты изотермы поверхностного натяжения Sn–Na выполнены также только в нескольких работах, в которых предсказывается существование на изотерме ПН двух особенностей в виде минимума и максимума. К сожалению, о достоверности наличия аномалий на изотермах ПН системы Sn–Na пока невозможно однозначно судить по причине полного отсутствия экспериментальных данных о ПН сплавов данной системы олово-натрий в полном концентрационном интервале составов. Таким образом, современное состояние исследований температурных и концентрационных зависимостей поверхностного натяжения сплавов системы олово–натрий следует признать неудовлетворительным в качественном и количественном отношениях.
1. Дриц М.Е., Зусман Л.Л. Сплавы щелочных и щелочноземельных металлов: Справочник. М.: Металлургия, 1986. 248 c.
2. Быстров П.И., Каган Д.Н., Кречетова Г.А., Шпильрайн Э.Э. Жидкометаллические теплоносители тепловых труб и энергетических установок. М.: Наука, 1988. 283 с.
3. Алчагиров Б.Б., Хоконов Х.Б. Щелочные металлы и сплавы с их участием — перспективные материалы современной техники и энергетики. Нальчик: КБГУ, 1998. С. 40.
4. Кириллов П.Л., Терентьева М.И., Денискина Н.Б. Теплофизические свойства ядерной техники. М.: ИздАТ, 2007. 200 с.
5. Sobolev V. Database of thermophysical properties of liquid metal coolants for GEN-IV. Mol, Belgium, SCK-CEN, BLG-1069, 2011. 175 p.
6. Ниженко В.И., Флока Л.И. Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов. Справочник. М.: Металлургия. 1981. 208 с.
7. Алчагиров А.Б., Архестов Р.Х., Дышекова Ф.Ф., Таова Т.М. Поверхностное натяжение сплавов с участием щелочных металлов. Теплофизика высоких температур, 2013, том 51, № 2, с. 210.
8. Субботин В.И., Арнольдов М.Н., Козлов Ф.А., Шимкевич А.Л. Жидкометаллические теплоносители для ядерной энергетики. Атомная энергия, 2002, том 92, вып. 1, с. 31.
9. Алексеев П.Н., Шимкевич А.Л. Целесообразность эвтектической модификации жидкометаллических теплоносителей. Ежемесячный теоретический и научно-технический журнал государственной корпорации по атомной энергии «Росатом», ядерного общества России и российской академии наук, 2015, том 119, вып. 3, с. 178.
10. Засорин И.И., Логинов Н.И., Михеев А.С., Морозов А.В., Морозов В.А., Плетенец С.С., Тихомиров А.А. Исследование свойств сплава натрий-свинец с целью выбора состава пожаробезопасного теплоносителя. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов, 2008, № 4, с. 72.
11. Fang Q., Wendt H. Performance and thermodynamic properties of Na–Sn and Na–Pb molten alloy electrodes for alkali metal thermoelectric converter (AMTEC). Journal of applied electrochemistry, 1996, vol. 26, no. 3, pp. 343.
12. Alblas B.P., Van der Lugt W., Dijkstra J., Geertsma W., Van Dijk C. Structure of liquid Na–Sn alloys. Journal of Physics F: Metal Physics, 1983, vol. 13, no. 12, pp. 2465.
13. Jha I.S., Adhikari D., Singha B.P. Structural and energetic anomaly in liquid Na–Sn alloys. Physics and Chemistry of Liquids, 2012, vol. 50, no. 2, pp. 199.
14. Anusionwu B.C. Surface properties of some sodium-based binary liquid alloys. Journal of Alloys and Compounds, 2003, vol. 359, no. 1–2, pp. 172.
15. Jain K.C., Gupta N., Saxena N.S. Transport properties in liquid metal binary alloys. Physica status solidi (b), 1993, vol. 178, no. 1, pp. 109.
16. Davis H.T., Rice S.A., Sengers J.V. On the Kinetic Theory of Dense Fluids. IX. The Fluid of Rigid Spheres with a Square‐Well Attraction. The Journal of Chemical Physics, 1961, vol. 35, no. 6, pp. 2210.
17. Покровский Н.Л., Галанина Н.Д. Свойства металлических растворов: Поверхностное натяжение олова и оловянно-натриевых сплавов. Журнал Физической Химии, 1949, том 23, вып. 3, с. 324.
18. Alchagirov B.B., Kyasova O.Kh., Uzdenova A.N., Khibiev A.Kh. Concentration dependence of sodium alloys based on tin surface tension. Proc. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Ufa, Russia, 2018, vol. 347, no. 1, pp. 012052.
19. Sangster J., Bale C.W. The Na-Sn (sodium-tin) system. Journal of Phase Equilibria, 1998, vol. 19, no. 1, pp. 76.
20. Задумкин С.Н., Пастухова Ж.П., Рахштад А.Г., Тхагапсоев Х.Г. О связи между обобщенным статическим моментом атома элемента характером его адсорбция в двухкомпонентных системах в твердом состоянии. Физика и химия обработки материалов, 1970, № 4, c. 132.
21. Ниженко В.И. Применение критериев поверхностной активности к оценке надежности данных о поверхностном натяжении бинарных металлических расплавов. Киев, Наукова думка, 1988. 248 с.
22. Кононенко В.И., Шевченко В.Г., Торокин В.В., Конюкова А.В. Влияние малых добавок металлов I–VIII групп на поверхностное натяжение алюминия и галлия. Металлы, 2005, № 3, с. 20.
23. Keene B.J. Review of data for the surface tension of pure metals. International Materials Reviews, 1993, vol. 38, no. 4, pp. 157.
24. Попель С.И. Поверхностные явления в расплавах. М.: Металлургия, 1994. 440 с.
25. Alchagirov A.B., Alchagirov B.B., Taova T.M., Khokonov Kh.B. Surface energy and surface tension of solid and liquid metals: Recommended values. Transactions of JWRI, 2001, vol. 30, special issue, pp. 287.
26. Iida T. The Physical Properties of Liquid Metals. Oxford, Clarendon Press Publ., 1993.
27. Русанов А.И., Прохоров В.А. Межфазная тензиометрия. СПб.: Химия, 1994. 400 с.
28. Gancarz T., Gasior W. The effects of Na addition on the density, surface tension and viscosity of liquid Sn–Zn alloys. Fluid Phase Equilibria, 2016, vol. 418, pp. 57.
29. Алчагиров Б.Б., Карамурзов Б.С., Таова Т.М., Хоконов Х.Б. Плотность и поверхностные свойства щелочных металлов и легкоплавких металлов. Нальчик: КБГУ, 2011. 214 с.
30. Алчагиров Б.Б., Дадашев Р.Х. Метод большой капли для определения плотности и поверхностного натяжения металлов и сплавов. Нальчик: КБГУ, 2000. 94 с.
31. Алчагиров Б.Б. А.С. №1469318(СССР). Устройство для определения поверхностного натяжения жидких щелочных металлов и их сплавов. Бюл. изобр., 1989, № 12, с. 188.
32. Прохоренко С.В. Структура и физические свойства околоэвтектических литиевых расплавов. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Львов: ЛГУ им. И. Франко, 1996. 18 с.
33. Баум Б.А, Тягунов Г. В., Барышев Е.Е., Цепелев В.С. Равновесные и неравновесные состояния металлических расплавов. М.: ИКЦ Академкнига, 2002. 469 с.
34. Алчагиров Б.Б., Дышекова Ф.Ф., Коков З.А. Автоматизированная экспериментальная установка для определения быстрых изменений поверхностного натяжения жидкометаллических расплавов и краевых углов смачивания ими поверхностей твердых тел. Приборы, 2017, № 2(200), с. 18–28.
35. Алчагиров Б.Б. Поверхностное натяжение щелочных металлов и сплавов с их участием. М.: ИВТАН, 1991, № 3/4 (89/90). 180 с.
36. Алчагиров Б.Б. Архестов Р.Х. Температурная зависимость поверхностного натяжения натрия, калия, рубидия и цезия. Известия СКНЦВШ. Сер. Естест. науки, 1991, № 2, с. 60.
37. Allen B.C. Handbook of the Thermodynamic and Transport Properties of Alkali Metals. Oxford: Blackwell Scientific Publ., 1985. 691 p.
38. Ellis L.D., Hatchard T.D., Obrovac M.N. Reversible insertion of sodium in tin. Journal of the Electrochemical Society, 2012, vol. 159, no. 11, pp. A1801.
39. Александров Б.Н., Далакова H.B. Растворимость различных металлов в твердых натрии и калии. Изв. АН СССР. Металлы, 1982, № 1, c. 133.
40. Muller W., Volk K. Die Struktur des β-NaSn/The Crystal Structure of β-NaSn. Z. Naturloschung B, 1997, vol. 32, no. 6, pp. 709.
41. Каплун А.Б. О причинах аномалий физических свойств металлических расплавов. Изв. вузов. Черная металлургия, 1985, № 7, c. 30.
42. Maze C., Burnet G. Estimation of non-equilibrium surface tension Estimation of non-equilibrium surface tension. Surface of Science, 1971, vol. 27, no. 3, pp. 411.
43. Ayyad A., Aqra F. Theoretical consideration of the anomalous temperature dependence of the surface tension of pure liquid gallium. Theoretical Chemistry Accounts, 2010, vol. 127, no. 5–6, pp. 443.
44. Алчагиров Б.Б., Задумкин С.Н., Коков М.Б., Унежев Б.Х., Хоконов Х.Б. О температурной зависимости поверхностного натяжения металлов. Известия АН СССР. Металлы, 1979, № 3, c. 81.
45. Баум Б.А., Клименков Е.А., Тягунов Г.В., Базин Ю.А. О природе аномалий на политермах свойств металлических расплавов. Изв. вузов. Черная металлургия, 1984, № 11, c. 54.
46. Губенко А.Я., Шотаев А.Н., Ерманченков В.А. Влияние структурных превращений в расплаве на его поверхностное натяжение. Адгезия расплавов и пайка материалов. Киев: Наукова думка, 1982, № 9. С. 47.
