Фазовые диаграммы и термодинамические свойства металлов при высоких давлениях и температурах

• Автор: Ломоносов, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Оглавление

Введение
Г лава 1. Методы исследований фазовых диаграмм и термодинамических свойств
металлов при высоких давлениях и температурах
1.1. Общий анализ фазовой диаграммы
1.2. Экспериментальные методы исследований
1.2.1. Измерения в статических условиях
1.2.2. Электровзрыв проводников
1.2.3. Метод ударного сжатия
1.2.4. Высокие и сверхвысокие давления
1.2.5. Изэнтропическое расширение ударносжатых металлов
1.3. Теоретические методы расчета термодинамических свойств металлов
1.3.1. Квантовомеханические модели твердого тела
1.3.2. Модели жидкого состояния
1.3.2. Модели плазмы
1.4. Фазовые переходы
1.5. Полуэмпирические методы описания фазовой диаграммы металлов
1.5.1. Квазигармоническое приближение кристаллической решетки
1.5.2. Методы определения упругой компоненты
1.5.3. У чет тепловых эффектов при высоких температурах
1.5.4. Табличные и аппроксимационные уравнения состояния
Глава 2. Модель многофазного полуэмпирического уравнения состояния металлов
для области высоких давлений и температур
2.1. Кривая упругого сжатия
2.2. Тепловой вклад атомов
2.2.1. Кристаллическая фаза
2.2.1. Жидкая фаза
2.3. Электронная составляющая
2.4. Процедура построения уравнения состояния
2.5. Модель мягких сфер для жидких металлов

Г лава 3. Фазовые диаграммы и термодинамические свойства металлов
3.1. Щелочно-земельные и щелочные металлы
3.1.1. Бериллий
3.1.2. Магний
3.1.3. Натрий
3.2. Переходные металлы 1УЬ группы
3.2.1. Цирконий
3.2.2. Гафний
3.3. Переходные металлы УЪ группы
3.3.1. Ванадий
3.3.2. Ниобий
3.3.3. Тантал
3.4. Переходные металлы ТЬ группы

3.4.2. Молибден
3.4.3. Вольфрам
3.5. Переходные металлы IV периода УШЬ группы
3.5.1. Железо
3.5.2. Кобальт
3.5.3. Никель
3.6. Металлы ПЬ группы

3.6.2. Кадмий
3.7. Благородные металлы 1Ь группы
3.7.1. Серебро
3.7.2. Золото
3.8. Благородные металлы УПЬ (рений) и УШЬ групп
3.8.1. Рений
3.8.2. Иридий
3.8.3. Платина
3.9. Полуметаллы
3.9.1. Олово
3.9.2. Висмут

Глава 4. Результаты расчета фазовых диаграмм. Устойчивость ударных волн в смеси
жидкость
4.1. Термодинамические данные в области жидкости
4.2. Положение области испарения и оценки критической точки
4.3. Закон Берча для жидких металлов
4.4. Устойчивость ударных волн в двухфазной области жидкость
Заключение
Литература
Приложение
Таблица 1. Критические точки металлов
Таблица 2. Коэффициенты уравнений состояния

стояния жидких металлов, помимо определенного с помощью вариационного метода конфигурационного члена, в энергию должны быть добавлены слагаемые, учитывающие энергию кулоновского взаимодействия и кинетическую энергию частиц в системе, суммарная величина которых при высоких температурах становится существенной.
1.3.3. Модели плазмы
При увеличении температуры в электронейтральной системе происходит ионизация и в ней появляются свободные заряды. Для заряженных частиц вклад в термодинамические функции дальнодействующего кулоновского потенциала является определяющим в широкой области фазовой диаграммы [27,111,112]. Безразмерными параметрами, характеризующими электронные свойства плазмы, являются параметр плазменной неидеально-сти и параметр вырождения. Параметр неидеальности определяет отношение энергии кулоновского взаимодействия к кинетической Sk согласно выражению Г = е2/rDsk, где
rD -кТ ! 4те~ - радиус экранирования. Квантовость системы характеризуется параметром вырождения пХ, где Хе = й/л/2ткТ . Рассмотрим основные теоретические методы описания термодинамических свойств плазмы металлов, оставляя в стороне области термоядерной плазмы, а также плазмы дугового и газового разрядов.
В предельных случаях высоких температур T»Ryal05 К или высоких давлений Р»е2/йо=300 Мбар электронные оболочки атома оказываются раздавленными. Описание связанных состояний электронов в такой ситуации упрощается и проводится в рамках квазиклассического приближения по модели Томаса - Ферми [1]. В отличие от квантовомеханических моделей, в данной модели решается не уравнение Шредингера для волновых функциий и собственных значений энергии, а уравнение Пуассона для самосогласованного потенциала U(r) в сферической ячейке Вигнера - Зейтца, содержащей ядро и Z электронов