Якщо електричний струм проходить крізь рідкий метал, який вміщує чужорідні частинки, то в ньому навколо даних частинок виникають електромагнітогідродинамічні течії. Рушійною силою подібної конвективної течії є об'ємна сила Лоренця. У випадку розчинності речовини включення в рідині має місце електроконвективна дифузія, величину якої можна описати за допомогою числа Шервуда Sh. Об'єктами для опису даного явища взято дві пари, які утворюють відповідні системи: Cu(тв.)-Al(рідк.) і Ni(тв.)-Al(рідк.); і проведено розрахунки, а також наведено експериментальні дані.

Істотно поліпшено експериментальну методику, вперше запропоновану Ю. С. Ведулою, для вивчення розподілів адсорбату при вивченні поверхневої дифузії. В основу методики покладено вимірювання локальних значень контактної різниці потенціалів діодним методом (реєструються вольт-амперні характеристики в режимі затримуючого потенціалу). Поверхня зондується вузьким пучком термоелектронів з енергією біля 1 еВ, що практично виключає ефекти руйнування електронами. Електронний промінь сканує поверхню в результаті програмованої зміни напрямку магнітного поля. Автоматизована система забезпечує дискретність кроку сканування 0,13 мкм і просторову роздільну здатність близько 1 мкм. Контактна різниця потенціалів реєструється з чутливістю близько 0,0001 еВ , що дозволяє визначати покриття адсорбату з точністю 0,001 - 0,01 моношару.

В рамках моделі граткового газу з урахуванням взаємодії міжвузловинних атомів в першій та другій координаційних сферах для аустенітного сплаву Fe-C за допомогою комп'ютерного моделювання методом Монте-Карло оцінено енергії взаємодії C-C, що одночасно задовольняють мессбауерівські дані з відносної долі атомів заліза з різним оточенням атомами вуглецю та дані з термодинамічної активності вуглецю.

Обчислення параметрів активації дифузійного атомного стрибка в сплаві з розбіжністю розмірів атомів навіть в рамках простої теорії Вин'ярда абсолютних швидкостей піднімає концептуальні та методичні проблеми, які необхідно належним чином подолати, щоб відкрити шлях до звично здійснимої процедури. Наведено короткий огляд труднощів, з якими зустрічаються у випадках з двома досить різними модельними потенціалами; при сучасному стані обчислювального мистецтва тягар визначення навіть єдиного стрибка здається поки що занадто важким, щоб допускати його многократне повторення по досить великій кількості часових інтервалів, що вимагається будь-яким реалістичним моделюванням (за методом Монте-Карло) дифузійного фазового перетворення.

Кристалічні гратки цементиту мають змінні параметри, і досі причини цього явища вивчено не повністю. До кінця не розв'язано питання про розташування атомів вуглецю в залізних підгратках. Висловлюється припущення, що вони можуть займати як вестгренівські, так і гендрікські позиції альтернативно. Знову показано, що при гартуванні цементиту гратка спотворюється і мікротвердість цієї фази суттєво зростає. Після відпускання ці параметри сплаву повертаються в вихідний стан. На ці характеристики цементиту значно впливає легування хромом.

Одержано аналітичні вирази для коефіцієнтів хімічної і стрибкової дифузії, а також для дифузії "мічених" атомів у випадку, коли має місце сильне відштовхування найближчих сусідніх адатомів, а їх концентрація близька до половини моношару. Використовуючи важливу властивість саме такої системи, коли вклад в потік частинок дають тільки сильно скорельовані стрибки адатомів, ми змогли описати явища масопереносу в рамках кінетики розрідженого газу дефектів. Дано пояснення природи глибокого мінімуму в концентраційній залежності коефіцієнта стрибкової дифузії і дифузії "мічених" атомів, яка має місце при покриттях більших, ніж половина моношару. Досліджено вклад димірних конфігурацій в явища переносу адатомів. Димірний процес домінує при високих концентраціях адатомів. Теорія порівнюється з результатами моделювання методом Монте-Карло на комп'ютері Cray T3E (LC672-128), робота якого в повністю паралельному режимі забезпечувалась відповідним алгоритмом. Обидва підходи дають близькі результати, які в той же час істотно відрізняються від одержаних з використанням існуючої теорії, яка нехтує кореляцію стрибків адатомів.

Напруження мають тензорну природу, так що апріорно всі компоненти тензора напружень можуть відігравати роль у включених дифузійних процесах. Вплив напружень на дифузію є результатом трьох джерел: 1)вони змінюють атомну рухливість через вплив напружень (тиску та дотичних напружень) на концентрацію точкових дефектів і на частоту скачка; 2) вони вводять в потік дрейфовий член, пропорційний градієнту напруження; 3) вони модифікують граничні умови. Напруження можуть бути генеровані дифузійним процесом безпосередньо, через розмірний ефект. Через нелокальну форму поля напружень результатом буде у загальному випадку нелокальний закон, а звідси - порушення закону Фіка. Анізотропія пружності може викликати анізотропну дифузію в кубічних кристалах.

Проаналізовано дві задачі дифузії домішки в твердому тілі зі зміною стану атомів, що дифундують: 1) дифузія зі створенням та розпадом нерухомих комплексів для випадку, коли концентрація вловлювачів значно перевищує концентрацію комплексів; 2) дифузія за міжвузловинно-вузловим механізмом з обміном між станами, який здійснюється за участю власних міжвузловинних атомів (дифузія з витісненням). Аналітичні розв'язки отримано в явному вигляді.

Процеси впорядкування та розпаду є загальними рисами сплавів з використанням міді з ефектом пам'яті форми. Практично всі сплави, які мають ефект пам'яті форми, містять неоднорідності різної фізичної природи (вакансії, антифазні межі, виділення, модуляції хімічного складу тощо), які змінюють структуру і властивості. Наведено експериментальні дані впливу Nb на властивості сплавів з ефектом пам'яті форми системи Cu - Al - Nb. Одержано штучно введені неоднорідності у вигляді дрібних частинок або частково розчинених (в Cu-матриці) металів з високою точкою плавлення. Методами рентгеноструктурного аналізу, електронної мікроскопії та резистометричними вимірюваннями вивчено вплив зміни структури внаслідок ізотермічних відпалів у широкому температурному інтервалі на характеристики мартенситного перетворювання в цих сплавах.

Вивчено вплив алотропного ГЩП - ГЦК- та мартенситного ГЦК - ГЩП-перетворення на магнітну сприйнятливість, спектри пружної та магнітної релаксації монокристалічних зразків кобальту циліндричної форми з головною віссю вздовж [0001]. Встановлено, що для заданої геометрії за температур, нижчих та 513 К, початкова магнітна сприйнятливість практично не залежить від поля аж до значення 1,5 кА/м. Спектр магнітної післядії містить три піки, які спостережено за температур 450, 520 та 560 К. Пік магнітної післядії за 560 К супроводжується широким піком внутрішнього тертя з максимумом за 550 К. Походження процесів релаксації пояснено рухом дислокацій та утворенням дефектів пакування.

Запропоновано метод розрахунку енергетичних спектрів та фазових діаграм систем з магнітним упорядкуванням, що базується на методі кластерного розкладу для функції Гріна. Шляхом порівняння результатів, отриманих у моделі напівеліптичної зони та з урахуванням реального закону дисперсії для ОЦК-гратки, досліджено вплив особливостей Ван Хова на магнітну фазову діаграму систем з сильними електронними кореляціями. Зроблено аналіз поведінки електропровідності при магнітному впорядкуванні.

Ключ. слова: grain boundary, computer simulation, coincidence site lattice, superlattice B2, NiAl
Індекс рубрикатора НБУВ: В378.1

Рубрики:

Теорії металів та металічних сплавів

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано узагальнення підходу Фоккера-Планка до опису дифузії на двомірний випадок. Вираз для коефіцієнта дифузії у "закріпленому" періодичному потенціалі модифіковано з врахуванням крутості бар'єру, а також його висоти. На відміну від одномірного випадку, ніякого строгого аналітичного розв'язку рівняння Фоккера-Планка в двомірному випадку немає. Запропоновано апроксимацію больцманівського типу для потоків в сідловій площині. Чисельний розв'язок показав, що така апроксимація має силу.

Плазмове азотування, також відоме як іонне азотування або азотування плазмою жевріючого розряду, є методом поверхневого зміцнення. Гази типу аргону, водню і т. ін. можуть використовуватися як каталізатор (поряд з азотом), що допомогає утворенню прошарку нітриду. Товщина, таким чином сформованого прошарку нітриду, може бути приблизно 0,01 - 0,1 мкм. Оскільки товщина прошарку нітриду збільшується, поверхню матеріалу можна зробити твердішою. Твердість поверхні матеріалу можна виміряти різноманітними методами. У цій роботі виміряно твердість з використанням дюрометра.

Розв'язано систему трансцендентних рівнянь, яка виникає в кореляційній теорії несиметризованого самоузгодженого поля для дуже ангармонічних кристалів. Розв'язками цих рівнянь у випадку парних сил є декілька вищих трансцендентних функцій розмірність гратки, а X - безрозмірна комбінація температури та силових коефіцієнтів другого і четвертого порядків. Описано відповідні рівняння для випадку з багаточастинковими взаємодіями, відповідну трансцендентну функцію v(X, X'). Фізичний зміст цих функцій полягає в тому, що вони описують ступінь ангармонізму системи, а їх значення можуть бути використані як вихідні дані для обчислювання структурних, динамічних та термодинамічних властивостей твердих тіл із сильним ангармонізмом.

Наведено результати експериментальних досліджень процесу терморозширення інтеркальованих сполук графіту. Виявлено, що температура початку терморозширення залежить від типу інтеркалянту та номера стадії сполуки, і цей процес можна описати в рамках термодинамічної теорії. Ступінь терморозширення істотно залежить від типу інтеркалянту і збільшується при зростанні розмірів частинок вихідного графіту і стадії сполуки.

В зразках ніобію та танталу, загартованих при температурах, близьких до температури плавлення, виявлено нові максимуми внутрішнього тертя, пов'язані зі створенням комплексів вакансія - атом кисню. На базі аналізу змін нових піків та кисневих максимумів Снука показано, що існує два типи кластерів вакансія - атом кисню: в одному з них атом кисню знаходиться в октаедричній міжвузловині поряд з вакансією, в другому - всередині вакансії. Відпал загартованих зразків призводить в міру підвищення температури до створення спочатку першого типу кластерів, а потім - другого. При більш високих температурах відбувається розпад кластерів та анігіляція вакансій.

Представлено узагальнену модель Даркена взаємної дифузії у відкритих системах. Узагальнене рішення дозволяє отримати точний вираз для зміни в часі розподілу компонентів у закритих та відкритих системах. Модель дає можливість вивчати зміну складу сплаву, яка відбувається при тепловій обробці та/або окисленні, тобто дозволяє передбачати концентраційні профілі всіх елементів під сульфідною плівкою, що зростає. Наведено результати моделювання зміни складу сплаву Fe - 18Cr - 8Ni, що відбувається завдяки його селективному та конкуруючому сульфидуванню.

В рамках теорії незворотних процесів запропоновано метод розрахунку та отримано оцінки коефіцієнтів взаємної дифузії (КВД) в бінарних та потрійних ОЦК-сплавах легких актинідів (Th, U, Pu, Np) з цирконієм. Результати розрахунків співставлено з літературними даними. Приведено результати власного експериментального дослідження процесів взаємної дифузії в системі Zr - Np. Встановлено, що присутність в структурі зразків навіть незначних слідів вторинних фаз може призводити до суттєво занижених значень експериментальних КВД. Виходячи з результатів роботи показано принципову можливість розрахунку характеристик взаємної дифузії в системах легких актинідів з цирконієм без проведення тривалих та дорогих експериментів.

Ефекти теплових коливань впроваджено в рамках гармонічного наближення в обчислювальну схему для великої статистичної суми бінарного сплаву. Підсумовуванння за коливними станами виконано з використанням моделі середнього корельованого кристала як системи відліку. Отримано перенормований коливаннями гратки ізінгоподібний гамільтоніан сплаву. Для підсумовування за всіма можливими конфігураційними станами невпорядкованого сплаву використано метод колективних змінних (КЗ). У рамках гаусового наближення методу КЗ отримано рівняння, які визначають хімічні потенціали компонентів сплаву та вільну енергію. Проаналізовано взаємну залежність між конфігураційними та коливними ефектами. Сформульовано умову, за якою конфігураційні та коливні внески у вільну енергію сплаву можуть разглядатися незалежно.