Закономерности, связывающие электросопротивление никеля и β-латуни с изобарной термической деформацией в упорядоченной и неупорядоченной фазах

• Автор: Борзов, Евгений Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Глава 1.Теоретические представления о рассеянии электронов в упорядоченной и неупорядоченной фазах металлов
1.1. Формирования структуры при магнитном и атомном упорядочении
1.2. Особенности формирования механизмов рассеяния электронов в металлах претерпевающих магнитные фазовые переходы
1.3. Влияние упорядочения сплавов на свойства сплавов
Глава 2. Методика комплексного исследования электросопротивления и теплового расширения
2.1. Методика исследования
2.2. Образцы для исследования
2.3. Методы расчетов и оценка погрешностей
Глава 3. Электросопротивление и коэффициент теплового расширения никеля и бета-латуни
3.1. Результаты исследований электросопротивления и коэффициента теплового расширения никеля
3.1.1. Электросопротивление никеля (эксперимент)
3.1.2. Электросопротивление никеля (расчеты)
3.1.3. Тепловое расширение никеля
3.1.4. Электросопротивление и тепловое расширение никеля вблизи температуры Кюри
3.2. Электросопротивление и тепловое расширение Р-латуни
Глава 4. Связь электросопротивления и ИТД в упорядоченной и неупорядоченной фазах
Основные результаты и выводы
Список литературы
Приложения

Актуальность работы. Природа потенциала рассеяния квазичастиц на тепловых возбуждениях в конденсированных средах пока явно не установлена, что не позволяет проводить количественные оценки кинетических характеристик вещества, а также предсказывать свойства вновь синтезируемых материалов. Особую актуальность решение указанных выше проблем, при этом, приобретает поиск новых путей и подходов при оценке и предсказании свойств материалов для создания компонентов электронной техники на основе наночастиц, тонких пленок и слоев, получаемых нанотехнологиями и др.
Одним из наиболее значимых достижений теории переноса в конденсированных средах является разработка способа получения кинетических коэффициентов, минуя уравнение переноса. Формальные выражения этих коэффициентов являются при этом точными решениями кинетических уравнений. Однако до сих пор нет однозначной физической интерпретации этих коэффициентов. Доступным способом расчета кинетических коэффициентов является метод, основанный на решении кинетического уравнения. Решение линеаризованного кинетического уравнения ищут, исходя из феноменологического уравнения переноса. Оценка времени релаксации рассеяния соответствующих квазичастиц путём решения этого уравнения предполагает знание истинного рассеивающего потенциала. При количественных расчетах кинетических коэффициентов точные значения констант деформационных потенциалов получают из экспериментов, не имеющих отношения к рассеянию электронов на фононах. Такая процедура позволяет учесть не только нарастание амплитуды, но и ангармонизма колебаний при изменении параметров состояния вещества с температурой.
В работе [1] показано, что электросопротивление двадцати шести чистых металлов в интервале температур от ~ 10 К до температуры плавления

(Тпл) прямо пропорционально параметру (с1пУ/с1пТ)Р, т.е. термодинамическому комплексу рт = (5У/5Т)рТ/У. Электросопротивление и комплекс РТ являются весьма сложными функциями температуры, а их значения в этом интервале температур изменяются на многие порядки (для некоторых металлов на четыре-пять порядков). Этот факт указывает на определяющую роль изобарной термической деформации (ИТД) - (8У/дТ)Р, наряду с температурой, при формировании общего потенциала рассеяния электронов на фонолах. Причём порядок изменения ИТД превосходит порядок изменения температуры в интервале от 10 К до Тпл Таким образом, оказывается, что интенсивность взаимодействия между элементарными возбуждениями электронной и ионной подсистем, приводящей к конечности проводимости металлов определяется не только изменениями внутренней энергии, но и физической величиной, представляющей собой производную объёма по температуре при постоянном давлении.
Факт наличия связи между р и изобарной термической деформации имеет большое практическое значение. В частности, можно получать объективные данные по температурным зависимостям электросопротивлений на-ночастиц и нанослоёв при различных температурах по результатам исследования их КТР рентгеновским и другими методами.
Значительный интерес в рамках этой проблемы представляет изучение кинетических коэффициентов в уравнениях переноса элементарных электронных возбуждений в металлах, претерпевающих фазовые переходы. Развитие теории рассеяния квазичастиц в упорядоченной и неупорядоченной фазах требует, в свою очередь, решения задачи установления истинного деформационного потенциала рассеяние электронов в этих фазах с учетом ангармоничности колебаний атомов.
В этой связи актуально установление роли изобарной термической деформации при формировании потенциала рассеяния в упорядоченной и неупорядоченной фазах. Для этого необходимы экспериментальные исследо-

превышающих температуру плавления цинка (693 К). Хорошая смешиваемость компонентов достигалась при температуре 950 °С - температура, при которой р-латунь переходит в жидкое состояние. При температуре ~ 950 °С сплав выдерживался в течение 5-10 минут при непрерывном встряхивании ампулы.
Затем образец охлаждается до затвердевания. После затвердевания нижняя часть ампулы откалывалась. Ампула устанавливалась над ячейкой из кварца. Ампула с образцом нагревалась так, чтобы сплав в нижней части ампулы переходил в жидкое состояние в последнюю очередь для удаления окислов на поверхности. Сплав вытекал в ячейку, обеспечивая однородность получаемого прутка. Затем из полученного прутка изготавливался образец необходимой формы. После этого вещество образца подвергалось химическому анализу на содержание меди и цинка и отсутствие примесей.
Образец предварительно обмерялся и взвешивался по длине и диаметру, шлифовался порошком размером 1 мкм. Электросопротивление измерялось на разных участках образца по длине при комнатных температурах. Для обеспечения надежного электрического контакта термопар с образцом при высоких температурах в образце просверливались отверстия, куда зачекани-вались штифты из нержавеющей стали. К штифтам приваривались головки хромель-алюмелевых термопар. За рабочую длину образца бралось значение расстояния между головками термопар, диаметры которых не превышали 0,3 мм.
2.3. Методы расчета и оценка погрешностей
Тепловое расширение твердых тел может быть оценено средним температурным коэффициентом линейного расширения в некотором интервале температур (а) и истинным коэффициентом линейного расширения (а) при температуре Т. Значения а рассчитываются по формуле