Термический, барический и концентрационный полиморфизм железа

• Автор: Коноплин, Николай Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Глава 1.0 влиянии температуры, давления и примесей на полиморфные переходы в железе

1.1. Открытие полиморфизма железа и его основные особенности

1.2. Термический полиморфизм железа

1.3. Влияние давления на полиморфные переходы в железе

1.4. Влияние примесей на полиморфные переходы в железе

1.5. Принцип эквивалентности влияния внешних воздействий на полиморфные переходы в железе

Глава 2. Термический полиморфизм железа

2.1. Определение немагнитных составляющих теплоемкости и термодинамических функций полиморфных модификаций
железа
2.2. Определение магнитной составляющей теплоемкости и термодинамических функций а модификации железа
2.3. Влияние составляющих термодинамических функций на полиморфные переходы в железе
2.4. Разность свободных энергий полиморфных модификаций
2.5. Анализ полученных результатов
Глава 3. Барический полиморфизм железа
3.1. Физическая модель для анализа влияния внешних воздействий на полиморфизм железа и ее применение к рассмотрению влияния давления на а-у и y-S переходы
3.2. Методика расчета линий полиморфных a-у и y-S переходов
в железе по разности свободных энергий модификаций
3.3. Методика расчета линий полиморфных а-уи y-S переходов
в железе из теории Дебая
3.4. Расчет по уравнению Клаузиуса-Клапейрона

3.5. Анализ полученных результатов
Глава 4. Концентрационный полиморфизм железа
4.1. Применение физической модели для анализа влияния внешних воздействий к рассмотрению влияния легирующих элементов на а-уи у-8 переходы в железе
4.2. Определение границ а и у фаз и гетерогенной области а+ув бинарных системах железа с элементами,
ограничивающими у- область
4.3. Определение границ а и у фаз и гетерогенной области а + у в бинарных системах железа с элементами, расширяющими
у- область
4.4. Анализ полученных результатов
Заключение
Библиографичекий список

Железо - переходный элемент, принадлежащий к УШ группе периодической системы с незаполненной 3(1 электронной орбиталью, наличие которой обусловливает его магнитные свойства [1].
При нормальном постоянном давлении железо обладает тремя полиморфными модификациями. Устойчивыми в низкотемпературной и высокотемпературной области являются модификации а-Ие (0-1184 К) и б-Бе (1665-1809 К (температура плавления)), обладающие одинаковым типом кристаллической решетки (ОЦК). При температуре 1043 К в а-железе наблюдается переход из ферромагнитного состояния в парамагнитное. В области температур 1184-1665 К устойчивой является ^-фаза с решеткой гранецентрированного куба (ГЦК). Выше температуры Кюри все модификации парамагнитны [2].
К настоящему времени проблема природы полиморфизма железа, несмотря на ее актуальность, является недостаточно выясненной.
Особенности полиморфизма железа, к которым относится факт существования двух структурно-изоморфных фаз при нормальном давлении, связаны с магнитными свойствами «-модификации [3].
При экспериментальном определении магнитной составляющей термодинамических функций модификаций элементов, и в частности а-железа, используется методика, согласно которой указанная величина определяется разностью экспериментального (полного) значения термодинамической функции и ее немагнитной составляющей [4, 5]. Одной из компонент последней является величина Ср.у, обусловленная объемными изменениями и определяемая соотношением Грюнайзена. Часто принимается, что величина параметра Грюнайзена является независимой от температуры [4, 5]. Применение данного предположения частично
обусловлено отсутствием значений определяющих параметр величин

Теплота полиморфных переходов.
При термодинамическом анализе полиморфных переходов в железе большое значение имеет величина теплоты превращения АНа..( и АНУ^. Теплоты а-у и у-8 переходов исследовались в работах Аустина [54], Авберри , и Гриффитса [45], Уоллеса с сотр. [48], Денча и Кубашевски [51], Брауна и Кольгауса [4], а также [52, 57, 69, 84-87]. В табл. 12 приводятся экспериментальные значения теплоты полиморфных переходов, соответствующие результатам различных авторов. Обзор значений ЛНа.у и АНу_5 приводится в обобщающих исследованиях [2, 67, 68, 88]. Отметим, что рекомендуемые значения теплоты полиморфных переходов работ [2, 68], согласующиеся между собой, несколько отличаются от величин, приведенных авторами [67, 88]. Предложенные в данных исследованиях значения ЛНа^ и ЛН^ также показаны в табл. 12.
1.3. Влияние давления на полиморфные переходы в железе.
Как отмечалось ранее, наряду с термическим, железо обладает и барическим полиморфизмом, который выражается в изменении температур полиморфных переходов и появлении новых полиморфных модификаций в железе под действием давления.
При нормальном давлении железо существует в трех кристаллических модификациях а-Ре (,А2), у -Ре (А1) и 5 -Ре (А2). Установлено, что при высоких давлениях железо существует также в виде полиморфной модификации е, имеющей структуру ПТУ (АЗ). Равновесные фазовые переходы а-у и у-5 происходят при температуре 1184 К и 1665 К, соответственно [2]. При повышении давления температурная область равновесного существования у-Ре расширяется. Температура а-у перехода Та.у понижается до тройной точки а-у-е при />=11 ГПа и Г=750 К. Температура у-8 перехода возрастает вплоть до точки тройного равновесия у-8-жидкость прир=5,2 ГПа и 7-1990 К [89].