Энтальпии образования жидких бинарных сплавов 3d-переходных металлов и меди со скандием, титаном и германием

• Автор: Демин, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 145 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ ТЕРШДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ.

1.1. Использование феноменологических моделей межатомного взаимодействия для опиоания термодинамических свойотв расплавов . У
1.2. Квантовостатнстичеокие методы описания энергетических эффектов процесоа сплавообразования .

1.2.1. Методы расчета с использованием функционала электронной плотности .

1.2.2. Зонные методы раочета теплот образования сплавов 1у

1.3. Электронные теории межатомных связей в разбавленных металлических оплавах 1

1.4. Постановка задачи исследования .

2. МЕТОДИКА КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.

2.1. Методика определения энтальпий образования сплавов .

2.1.1. Конструкция калориметра
2.1.2. Порядок проведения калориметрических исследований .
2.2. Методика отатиотической обработки экспериментальных данных. 2
2.3. Исходные материалы и аттестация полученных сплавов .
Стр.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭНТАЛЬПИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ЖИДКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ 3с1 ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1. Парциальные и интегральные энтаЯьпии образования кидких бинарных оплавов марганца, келеза, кобальта, никеля и меди со окандием .
3.1.1. Жидкие оплавы марганца оо окандием .
3.1.2. Жидкие онлавы келеза со окандием .
3.1.3. Жидкие оплавы кобальта оо окандием .
3.1.4. Жидкие сплавы никеля оо скандием .
3.1.5. Жидкие оплавы меди со окандием .
3.2. Парциальные и интегральные энтальпии образования кидких оплавов марганца и меди с титаном .
3.2.1. Жидкие сплавы марганца с титаном .
3.2.2. Жидкие оплавы меди о титаном .
3.3. Парциальные и интегральные энтальпии образования кидких оплавов германия с ванадием и хромом
3.3.1. Жидкие оплавы германия о ванадием
3.3.2. Жидкие сплавы германия о хромом
4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ 3 сЭЛШШТ0В С НОРМАЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
4.1. Расчет энтальпий образования сплавов 3с1 элементов о нормальными металлами в рамках модели Мие
4.2. Первые парциальные теплоты растворения 3с1элементов в матрице нормальных металлов .
4.3. Начальная кривизна изотерм теплот растворения
3 аметаллов в матрице нормальных элементов
4.4. Учет размытия атомной структуры жидкой матрицы при расчете начальной кривизны изотерм теплот растворения 3 сметаллов в нормальных элементах
5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЗАИМНЫХ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ
3 с МЕТАЛЛОВ .
5.1. Расчет энтальпий образования взаимных бинарных сплавов 3с1металлов в рамках модели Миедемы .
5.2. Оценка теплот образования бинарных оплавов 3с1металлов в рамках метода цепной дроби
5.3. Расчет термодинамических характеристик разбавленных бинарных оплавов 3металлов
5.3.1. Оценка величин и Д пс о использо
ванием упрощенного вида кривой плотности состояний раотворителя
5.3.2. Оценка величин дН и о учетом
детального вида кривой плотности состояний растворителя .
5.3.3. Зависимость оценочных значений термодинамических характеристик разбавленных оплавов переходных металлов от точности описания
сзоны растворителя.
5.3.4. Термодинамические характеристики разбавленных растворов переходных металлов в жидком никеле
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Е , Е , Е2 внутренняя энергия на I моль сплава и компонентов Х1 , концентрации пооледних в мольных долях. Ниже кратко рассмотрены основные модельные построения, используемые в настоящее время для расчетов энтальпий образования металлических систем без учета их фазового состояния с участием переходных металлов. В статистической теории сплавов используетоя большая группа моделей, опиоыващих термодинамические свойства систем о учетом энергий парных взаимодейотвий близлежащих атомов . К ней относятоя, например, теория регулярных растворов, квазихимичеокий метод, модель окруженного атома, метод кластерных компонентов и другие 9, . Сопоставление полученных с их помощью данных о результатами экспериментальных исследований позволяет оценить степень отклонения свойств исследуемых сиотем от соответствующих используемой модели, и тем самым получить информацию о важнейших характеристиках изучаемых расплавов межчастичном взаимодействии, ближнем порядке, наличие кластеров и т. Известный интерес здесь предотавляет теория, разработанная в трудах Гельда и Петрушевокого . Этот метод успешно применяется для оиотем с сильным взаимодействием компонентов, где вое используемые приближения модели являются оправданными. В ряде работ для расчета теплот образования бинарных сплавов получены выражения, учитывающие вклады размерного и электронного фактора. Однако отсутствие ясной физической картины происходящих при образовании сплава явлений, отвечающих за тепловые эффекты, приводит к недостаточной надежности этого метода оценок величин АН . В работах была предложена простая полуэмпирическая модель, позволяющая достаточно точно оценивать величины дН при образовании металлических оплавов из чистых компонентов. В ее основе лежит идея о том, что равновесные свойства оплава должны описываться характеристиками электронной подсистемы, в качестве которых были выбраны работа выхода электрона из металла и плотность свободных электронов компонентов. Р.О. Анализ экспериментальных данных о свойствах концентрированных бинарных систем показывает , что формула 1. Однако возможность описания термодинамических характеристик разбавленных бинарных сплавов в рамках модели Миедемы до сих пор не изучалась. Следует также заметить, что в рассматриваемой модели предполагается хаотическое распределение ионов, в оилу чего для сплавов о ближним атомным порядком соотношение 1. И . В связи с этим сопоставление расчетных значений дН о экспериментальными данными позволяет получить некоторую информацию и об их атомной структуре. Расчеты термодинамических характеристик бинарных сплавов о участием переходных металлов с использованием информации об электронном отроении компонентов выполнялись в ограниченном числе работ. Это в значительной мере обусловлено тем, что обобщение хорошо известного метода псевдопотенциала 7,8 на случай переходных металлов, отличающихся наличием узких с зон зо , связано с необходимостью применения довольно сложного математического аппарата ЗХ, . В последнее время были опубликованы теоретические работы , в которых характеристики процесоа сплавообразования изучались в рамках метода функционала электронной плотности,допускавдего использование формулы 1. Идея метода заключается в том, что энергия системы электронов во внешнем потенциальном поле есть универсальная функция плотнооти электронов, и основное состояние такой системы можно получить минимизацией энергии по электронной плотности , . Энергетический эффект оплавообразования в рамках этой модели представляется в виде суммы трех слагаемых, соответствующих отдельным этапам гипотетической схемы образования сплава из чистых компонентов а упругой энергии, дЕу , связанной о объемными эффектами при сплавлении б электрохимической энергии, дЕд. Л. постоянная решетки, оС постоянная Маделунга. Между формулами 1. В обоих случаях выражение для дН содержит противоположные по знаку олагаемые. В выражении 1. Д пропорционально разности , а оумма дЕддЕм идентична первому слагаемому в соотношении 1. Величина Д Еу всегда положительна и естественно сопоставляется со вторым слагаемым формулы 1. Д Р .