Исследование процессов переноса в координационных кристаллах с высоким содержанием точечных дефектов

• Автор: Вишневский, Илья Израилевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1981
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 401 c. : ил

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Точечные дефекты б нестехиометрических соединениях.,

1.2. Процессы диссипации тепловой энергии в дефектных кристаллах

1.3. Диффузия и проводимость в ионных диэлектриках

1.4. Массоперенос в многоатомных кристаллах при процессах взаимной и направленной диффузии

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И УСЛОВИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ

2.1, Окислы металлов как нестехиометрические соединения

2.2, Выбранные объекты исследования и их кристаллохимическое описание

2.2.1. Корунд

2.2.2. Окись магния

2.2.3. Двуокись циркония

2.2.4. Шпинели
2.3. Приготовление образцов
2.3.1. Корундовые образцы
2.3.2. Твердые растворы А1203: Сг203
2.3.3. Шпинель McjAI204 и твердые растворы McjiAIgO^: А1203
2.3.4. Растворы 2г02: (СаО, У303) и Hf°2: у2°3****
2.3.5. Растворы McjO: (Сг203, £е203)
2.3.6. Ферриты-шпинели и их твердые растворы
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1, Методы измерения теплопроводности
3.1.1, Прибор для измерения теплопроводности в интервале температур 400*1800 К абсолютным методом цилиндрической оболочки,
3.1.2, Прибор для измерения теплопроводности в интервале температур 300*1100 К абсолютным плоским стационарным методом

3.1.3, Прибор для измерения теплопроводности в интервале температур 80-5-300 К абсолютным плоским стационарным методом
3.2. Аппаратура и методика измерения ползучести при высо
ких температурах
3.2.1. Выбор метода...,
3.2.2. Описание установки
3.2.3. Расчет деформаций и напряжений
3.2.4. Феноменологический способ выделения диффузионновязкой составляющей ползучести
3.2.5. Оценка влияния пористости на ползучесть
3,3. Магнитные, рентгеноструктурные и химические измерения
3.3.1. Определение намагниченности насыщения ферритов
3.3.2. Рентгенометрические определения
3.3.3. Химические исследования
3.4. Измерение электропроводности
ГЛАВА 4. ТЕРМОДИНАМИКА ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В КООРДИНАЦИОННЫХ
КРИСТАЛЛАХ, СОДЕРЖАЩИХ СТРУКТУРНЫЕ ВАКАНСИИ
4.1, Предварительные замечания
4.2. Структурные вакансии в простых координационных кри
сталлах, содержащих атомы железа
4.3. Структурные вакансии в ферритах-шпинелях
4.4, Комплексы Ме~вакансия в растворах замещения между неизоморфными кристаллами
ГЛАВА 5, РАСПАД КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ ПРИ ПЕРЕСЫЩЕНИИ
СТРУКТУРНЫМИ ВАКАНСИЯМИ
5.1. Качественные соображения.'
5.2. Распад твердых растворов в системе Mc^O-i^Og
5.3. Распад твердых растворов феррошпинелей при окислении
5.4. Структурные и фазовые соотношения в нестехиометрическом феррите магния
ГЛАВА 6, МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕНОСА И ДИССИПАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В КВАЗИС ТЕХИОМЕТРИЧВС КИХ ОКИСЛАХ И ИХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ
6.1. Теплопроводность окиси магния и окиси алюминия в интервале 90-5-300 К

6.2. Теплопроводность корунда и алюмомагнезиальной шпинели в интервале 300*1100 К
6.3. Перенос тепла излучением в поликристаллическом корунде
6.4. Концентрационная зависимость теплопроводности изоморфных твердых растворов и способы ее описания
ГЛАВА 7. РАССЕЯНИЕ ФОНОНОВ НА ИСКАЖЕНИЯХ РИПЕТКИ КООРДИНАЦИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ СТРУКТУРНЫЕ ВАКАНСИИ
7.1. Общие соображения
7.2. Твердые растворы с катионными вакансиями
7.2.1. Рассеяние фононов катионными вакансиями в решетке шпинели
7.2.2. Фонон-дримесное рассеяние в кристаллах М^0(£е2+,£е3+) 231 . 7.2.3. Теплопроводность твердых растворов McjOtCrgOg
7.3, Кристаллы с анионными вакансиями
7.3.1. Теплопроводность ферритов-шпинелей и их твердых растворов
7.3.2. Влияние анионных вакансий на теплопроводность окислов со структурой флюорита
7.4, Концентрационная зависимость теплопроводности при наличии структурных вакансий и ЯГ-приближение
7.5, Исследование решеточной теплопроводности при фазовых превращениях
7.5.1. Температурный гистерезис теплопроводности при распаде твердых растворов
7.5.2. Поведение теплопроводности вблизи температур фазовых переходов первого и второго рода
ГЛАВА 8. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСОВ Ме-ВАКАНСИЯ НА ИОННУЮ ПРОВОДИМОСТЬ КУБИЧЕСКОЙ ДВУОКИСИ ЦИРКОНИЯ
8.1. Концентрация комплексов в решетке MeOg, содержащей структурные вакансии
8.2. Электропроводность твердых электролитов на основе £г02
ГЛАВА 9. ДИФФУЗИОННО-КОНТРОЛИРУЕМАЯ ПОЛЗУЧЕСТЬ ТУГОПЛАВКИХ
ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ
9,1. Постановка задачи

В принципе феноменология взаимной диффузии*) в ионных кристаллах такая же, как в металлах, с тем отличием, что в выражении для потока атомов необходимо учесть электростатическое поле Е-V1? , действующее на заряженную частицу /146/:
+ (1.41)
Здесь Ьг, = С-1);/кТ - коэффициенты Онзагера; С; , и ф - концентрация, химический потенциал и заряд ионов сорта I ,
Уравнения типа (1.41) решают совместно с условиями равенства нулю плотности электрического тока и соблюдения локальной электронейтральности. Для вычисления градиентов химических потенциалов
используют методы статистической термодинамики /13,14/. В случае
беспримесного ЧИСТО ИОННОГО соединения Ку^Ауг выражение для коэффициентов взаимной диффузии получено Руффом /147/:
■‘■'к кТ+УпТ>„
Этот же результат вытекает из более сложных расчетов Риди /148, 149/.
Рассмотрим теперь диффузионные процессы при наличии примесей. Предельно простой случай представляет диффузия двух типов катионов в равновалентном кристалле при неподвижных анионах /150/:
7) =Т) - . ц.43)
скрк+сКгХ»кг
Если учесть неидеальность растворов, то правая часть (1.43)должна быть умножена на термодинамический множитель 1 + » ГДе Г; “
коэффициент активности компонента I
Задача сразу усложняется, если перейти к соединениям с произвольной валентностью.
х)Мы будем рассматривать явления массопереноса,не осложненные эффектами Киркендаля и Френкеля. В этом случае коэффициенты собственной и взаимной диффузии совпадают.