Direct Measurement of Zirconium Melting Line up to 4 kbar by Isobaric Pulse Heating Method

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The melting temperature of zirconium was measured at different pressures in the range from 1 to 4000 bar by pulsed current heating. The obtained pressure dependence of the melting temperature gives an estimate of the slope of the zirconium melting line of 62 K/GPa, which agrees well with the results of ab initio calculations.

About the authors

A. V. Dorovatovsky

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: minakovd@jiht.ru
125412, Moscow, Russia

M. A. Sheindlin

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: minakovd@jiht.ru
125412, Moscow, Russia

D. V. Minakov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: minakovd@jiht.ru
125412, Moscow, Russia

References

  1. Савватимский А.И., Коробенко В.Н. Высокотемпературные свойства металлов атомной энергетики (цирконий, гафний и железо при плавлении и в жидком состоянии). М.: Изд-во МЭИ, 2012. 216 с.
  2. Boivineau M., Pottlacher G. Thermophysical Properties of Metals at Very High Temperatures Obtained by Dynamic Heating Techniques: Recent Advances // Int. J. Mater. Prod. Technol. 2006. V. 26. № 3–4. P. 217.
  3. Коробенко В.Н., Савватимский А.И. Свойства твердого и жидкого циркония // ТВТ. 1991. Т. 29. № 5. С. 883.
  4. Коробенко В.Н., Савватимский А.И. Измерение температуры циркония от температуры плавления до 4100 К с применением моделей черного тела в жидком состоянии // ТВТ. 2001. Т. 39. № 3. С. 518.
  5. Костановский А.В., Костановская М.Е. Определение теплоемкости в экспериментах импульсного электрического нагрева // ТВТ. 2021. Т. 59. № 5. С. 790.
  6. Савватимский А.И. Теплоемкость и электросопротивление металлов Ta и W от точки плавления до 7000 К при импульсном нагреве током // ТВТ. 2021. Т. 59. № 5. С. 686.
  7. Коробенко В.Н., Савватимский А.И. Удельная теплоемкость жидкого циркония до 4100 К // ТВТ. 2001. Т. 39. № 5. С. 712.
  8. Leitner M., Pottlacher G. Density of Liquid Iridium and Rhenium from Melting up to the Critical Point // Int. J. Thermophys. 2020. V. 41. № 10. P. 139.
  9. Коробенко В.Н., Савватимский А.И. Температурная зависимость плотности и удельного электросопротивления жидкого циркония до 4100 К // ТВТ. 2001. Т. 39. № 4. С. 566.
  10. Korobenko V.N., Agranat M.B., Ashitkov S.I., Savvatimski A.I. Zirconium and Iron Densities in a Wide Range of Liquid States // Int. J. Thermophys. 2002. V. 23. P. 307.
  11. Korobenko V.N., Savvatimski A.I., Sevostyanov K.K. Experimental Investigation of Solid and Liquid Zirconium // High. Temp.–High Press. 2001. V. 33. № 6. P. 647.
  12. Савватимский А.И., Онуфриев С.В., Вальяно Г.Е., Киреева А.Н., Патрикеев Ю.Б. Электрическое сопротивление жидкого гадолиния (с содержанием углерода 29 ат. %) для температур 2000–4250 К // ТВТ. 2020. Т. 58. № 1. С. 148.
  13. Коробенко В.Н., Савватимский А.И. Свойства жидкого циркония до 4100 К // ЖФХ. 2003. Т. 77. № 10. С. 1742.
  14. Лебедев С.В., Савватимский А.И. Металлы в процессе быстрого нагревания электрическим током большой плотности // УФН. 1984. Т. 144. № 10. С. 215.
  15. Minakov D.V., Paramonov M.A., Demyanov G.S., Fokin V.B., Levashov P.R. Ab Initio Calculation of Hafnium and Zirconium Melting Curves via the Lindemann Criterion // Phys. Rev. B. 2022. V. 106. № 21. P. 214105.
  16. Ломоносов И.В., Фортова С.В. Широкодиапазонные полуэмпирические уравнения состояния вещества для численного моделирования высокоэнергетических процессов // ТВТ. 2017. Т. 55. № 4. С. 596.
  17. Paramonov M.A., Minakov D.V., Fokin V.B., Knyazev D.V., Demyanov G.S., Levashov P.R. Ab Initio Inspection of Thermophysical Experiments for Zirconium Near Melting // J. Appl. Phys. 2022. V. 132. № 6. P. 065102.
  18. Parisiades P., Cova F., Garbarino G. Melting Curve of E-lemental Zirconium // Phys. Rev. B. 2019. V. 100. № 5. P. 054102.
  19. Radousky H.B., Armstrong M.R., Austin R.A., Stavrou E., Brown Sh., Chernov A.A., Gleason A.E. et al. Melting and Refreezing of Zirconium Observed Using Ultrafast X-Ray Diffraction // Phys. Rev. Res. 2020. V. 2. № 1. P. 013192.
  20. Pigott J.S., Velisavljevic N., Moss E.K., Draganic N., Jacobsen M.K., Meng Y., Hrubiak R., Sturtevant B.T. Experimental Melting Curve of Zirconium Metal to 37 GPa // J. Phys.: Condens. Matter. 2020. V. 32. № 35. P. 355402.
  21. Hrubiak R., Meng Y., Shen G. Microstructures Define Melting of Molybdenum at High Pressures // Nat. Commun. 2017. V. 8. № 1. P. 14562.
  22. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89th ed. / Ed. Lide D.R. Boca Raton: CRC Press, 2008–2009. 2736 p.
  23. Kloss A., Hess H., Schneidenbach H., Grossjohann R. Scanning the Melting Curve of Tungsten by a Submicrosecond Wire-explosion Experiment // Int. J. Thermophys. 1999. V. 20. № 4. P. 1199.
  24. Беликов Р.С. Экспериментальное исследование теплофизических свойств системы Mo–C эвтектического состава и графита при высоких температурах. Дис. … канд. физ.-мат. наук. М.: ОИВТ РАН, 2018.
  25. Ткаченко С.И., Хищенко К.В., Воробьев В.С., Левашов П.Р., Ломоносов И.В., Фортов В.Е. Метастабильные состояния жидкого металла при электрическом взрыве // ТВТ. 2001. Т. 39. № 5. С. 728.
  26. Чеховской В.Я., Пелецкий В.Э. Проблемы измерения температуры проводников, нагреваемых импульсом электрического тока // ТВТ. 2009. Т. 47. № 3. С. 371.
  27. Cagran C., Brunner C., Seifter A., Pottlacher G. Liquid-phase Behaviour of Normal Spectral Emissivity at 684.5 nm of Some Selected Metals // High Temp.–High Press. 2002. V. 34. № 6. P. 669.
  28. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Спр. изд. / Под ред. Глушко В.П. Т. 4. М.: Наука, 1981. 624 с.
  29. Belov G.V., Dyachkov S.A., Levashov P.R. et al. The IVTANTHERMO-Online Database for Thermodynamic Properties of Individual Substances with Web Interface // J. Phys. Conf. Ser. 2018. V. 946. № 1. P. 012120.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (65KB)
Indexing metadata
3.

Download (61KB)
Indexing metadata
4.

Download (41KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.В. Дороватовский, М.А. Шейндлин, Д.В. Минаков