Компьютерный анализ структуры и свойств поверхностных слоев металлических расплавов

• Автор: Мизотин, Максим Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 91 с. : ил.

1 Расчт структуры поверхностных слоев жидких металлических систем по данным дифракции электронов

1.1 Постановка задачи.

1.2 Нахождение функции цилиндрического распределения атомов на основе проекционного метода обращения преобразования Ганкеля.
1.3 Использование дополнительной физической информации при нахождении функции цилиндрического распределения атомов

1.4 Быстрый проекционный алгоритм структурных расчетов .

1.4.1 Оценка ускорения вычисления коэффициентов .

1.4.2 Вычислительный анализ проекционного алгоритма

1.5 Расчет функций распределения атомов жидких металлических систем.

1.5.1 Вычисление функций цилиндрического распределения атомов

1.5.2 Вычисление функций радиального распределения атомов.

2 Компьютерный анализ свойств металлических сплавов

2.1 Расчет физических характеристик по данным о структуре
сплава
2.1.1 Связь структуры и свойств расплавов
2.1.2 Проекционный метод численного дифференцирования структурных данных
2.1.3 Расчет давления жидких систем
2.1.4 Нахождение электросопротивления по данным о структурном факторе .
2.2 Сглаживание данных атомноэмиссионной спектроскопии .
2.2.1 Атомноэмиссионный метод послойного анализа концентрации элементов.
2.2.2 Регуляризирующий метод сглаживания экспериментальных данных
3 Программный комплекс компьютерной диагностики поверхностных свойств расплавов
3.1 Комплекс расчета функций цилиндрического и радиального распределения атомов
3.1.1 Структура программного комплекса расчета функций распределения атомов
3.1.2 Интерфейс программного комплекса для нахождения функций распределения атомов
3.2 Комплекс сглаживания данных атомноэмиссионной спектроскопии
3.2.1 Структура программы сглаживания данных атомно
эмиссионной спектроскопии
3.2.2 Интерфейс программы сглаживания данных атомно
эмиссионной спектроскопии .
Заключение
Список иллюстраций
Введение


Они не могут быть измерены экспериментально, однако могут быть найдены из структурного фактора, получаемого в результате дифракционного эксперимента. Возникающие при этом математические задачи являлись предметом исследования ряда авторов. В настоящее время дифракционные измерения являются одним из основных методов исследования структуры жидких и аморфных систем 5, б. Я г количество частиц вещества на расстоянии 7, Я0 средняя плотность частиц в веществе. Недавние успехи в электроиографических методах структурного анализа позволили выделить составляющую дифракционной картины, относящуюся к поверхностным слоям вещества 7. Однако, при дифракции электронов от поверхностного слоя нахождение функции распределения атомов с помощью Фурьепреобразования невозможно, поскольку уравнение ЦерпикеПрниса получено в предположении об удаленности центрального атома от межфазной границы. Данное уравнение позволяет определить функцию распределения атомов поверхностного слоя, и, тем самым, выявить изменения структуры и свойств в пограничных слоях. Существуют и другие методы анализа поверхностных свойств, такие как эллипсометрический метод 9, метод дифракции медленных электронов 4, малоугловая дифракция рентгеновских лучей , электронная Ожеспсктроскопия . Однако, только дифракционные методы позволяют раскрыть атомное упорядочение в поверхностных слоях. При интерпретации результатов дифракционных методов исследования поверхностных слоев возникает задача расчета функции цилиндрического распределения атомов, которая осложняется тем, что исходные данные известны с ошибкой на конечном отрезке. Существующие методы с использованием регуляризации не учитывают в полной мере специфику задачи, что приводит к необходимости создания специализированного метода. Во второй главе данной работы рассматриваются задачи применения результатов обработки дифракционных данных для расчета физикохимических характеристик свойств расплавов и алгоритм сглаживания данных атомноэмиссионной спектроскопии. Теория ФабераЗаймана дала возможность для количественных оценок электрических свойств металлических расплавов. Наряду с теоретическими значениями потенциалов взаимодействия электронов с ионным остовом в ней используются результаты дифракционных исследований ближнего порядка структурные факторы. В рамках рассматриваемой теории удельное электрическое сопротивление расплава связано интегральной зависимостью со структурным фактором а. Использование этой теории позволило проанализировать температурную зависимость электросопротивления жидкого цезия для сопоставления с обнаруженными в работе структурными изменениями. К в жидком цезии наблюдаются особенности типа скачков в температурной зависимости плотности скачок коэффициента термического расширения, вязкости скачок энергии активации вязкого течения, адиабатического термического коэффициента давления и структуре. В настоящее время встает вопрос о теоретической интерпретации как самого эффекта фазового перехода в жидкой фазе, так и в установлении корреляций между расчетнотеоретическими соотношениями для теплофизических свойств и их экспериментальными значениями. То есть речь идет о поиске информативных признаков, которые бы более контрастно отображали температурную эволюцию жидкометаллической системы. В этой связи представляет интерес рассмотрение температурной зависимости характеристик, теоретическая связь которых со структурными параметрами представляется наиболее разработанной в настоящее время. Прежде всего, это коэффициент термического расширения, который выражается через производную атомной плотности жидкости по температуре, определяемую через стру ктурн ы й фактор ,. Но, в настоящее время, методика высокоточных абсолютных измерений коэффициента термического расширения еще не позволяет провести соответствующие измерения для жидкого цезия и проверить выполнимость соотношения 3 для жидкого цезия в районе 0К. С другой стороны, на основе теории ФабераЗаймана получены теоретические соотношения для расчет электросопротивления жидких щелочных металлов, которые достаточно хорошо согласуются с наиболее надежными экспериментальными данными.