LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Рентгенографічне дослідження та аналіз локальної структури розплавів 3d-перехідних металів з оловом методом RMC

Київський національний університет імені Тараса Шевченка







Смик Сергій Юрійович


УДК 541.123.24; 539.266; 53.088; 538.214



Рентгенографічне дослідження та аналіз локальної структури розплавів 3d-перехідних металів з оловом методом RMC



02.00.04 - Фізична хімія



Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук




Київ — 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка на кафедрі фізичної хімії.


Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор

Казіміров Володимир Петрович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри фізичної хімії


Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор

Перевертайло Василь Михайлович,

Інститут надтвердих матеріалів НАН України

імені В.М.Бакуля, завідувач відділом фізико-хімічних основ одержання надтвердих матеріалів


доктор хімічних наук, старший науковий співробітник

Дибков Василь Іванович,

Інститут проблем матеріалознавства НАН України імені І.М. Францевича, провідний науковий співробітник відділу фізичної хімії неорганічних матеріалів


Провідна установа: Львівський національний університет

імені Івана Франка, м. Львів


Захист відбудеться "28" травня2001 року о 1400 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.03 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 60, Хімічний факультет, Велика хімічна аудиторія.

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка (вул. Володимирська, 58).


Автореферат розісланий "23" квітня 2001 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Олексенко Л.П.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Рідкий стан речовини при всій складності його експериментального дослідження та невирішеності багатьох теоретичних питань здобуває все більшу увагу дослідників. Більшість важливих процесів у металургії проходять через рідку фазу. Перспективність вивчення рідкого стану також підтверджується широким використанням аморфних речовин, структура яких подібна до структури вихідного розплаву. Таким чином, успішне вирішення проблеми отримання матеріалів з заданими властивостями неможливе без комплексного теоретичного й експериментального дослідження розплавів. Однією з найважливіших їх властивостей є структура ближнього порядку, яка дозволяє отримувати інформацію про характер атомного впорядкування і міжчасткової взаємодії, зрозуміти температурно–концентраційні залежності фізико–хімічних властивостей, оцінити рівень кореляції в розташуванні атомів розплаву і твердого сплаву. Слід, проте, визнати, що рівень інформації про структуру розплавів значно відстає від запитів таких ґалузей, як металургія, матеріалознавство тощо, що значною мірою викликане недостатнім рівнем інтерпретації експериментальних даних. У зв'язку з цим особливої ваги набувають методи побудови тривимірних моделей невпорядкованих систем (розплави, скло, аморфні речовини тощо), в основі яких лежить генерація рівноважної конфігурації атомів, котра найкращим чином узгоджується з даними дифракційного експерименту. Наявність такої конфігурації дає можливість детально проаналізувати локальне оточення атомів, розрахувати парціальні криві розподілу атомів, парціальні структурні фактори, а також координаційні числа і міжатомні відстані між найближчими сусідами. Саме такий підхід реалізується в методі оберненого Монте-Карло моделювання, відомого в літературі як RMC, завдяки якому суттєво збільшується інформативність результатів дифракційного експерименту. Таким чином, застосування вказаного методу до аналізу результатів рентгенодифракційного експерименту бінарних металічних розплавів є актуальним завданням.

Поряд з цим не менш актуальним є систематичне дослідження бінарних розплавів із складними діаграмами стану з метою виявлення впливу на структуру розплаву природи другого компоненту. Зважаючи, що на кафедрі фізичної хімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка проведені ґрунтовні дослідження структури розплавів 3d-перехідних металів з германієм логічним, в плані вищевказаного, є продовження досліджень розплавів 3d-металів з оловом.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відповідності з держбюджетною темою № 97073 "Рентгенографічне дослідження мікронеоднорідності в розплавах систем з різним типом міжатомної взаємодії", номер держреєстрації 0197U0030609.

Мета і задачі дослідження. Основною метою роботи є дослідження характеру атомного впорядкування в бінарних розплавах 3d-перехідних металів (Fe, Co, Ni) з оловом шляхом застосування методу RMC до аналізу результатів рентгенодифракційного експерименту.

Для цього були поставлені і розв'язані такі задачі:

  • проведено рентгенографічне дослідження структури двокомпонентних розплавів систем Fe–Sn з вмістом 10, 26, 30.3, 39, 66.7, 80 і 90 ат. % Sn, Co–Sn з вмістом 8, 16, 24, 32, 40, 50, 67, 72, 80 і 90 ат. % Sn, Ni–Sn з вмістом 10, 19.3, 25, 30, 40, 50, 57, 70, 80.5 і 90 ат. % Sn та чистих металів в широкому температурному інтервалі з використанням рентгенівського MoKα-випромінювання;

  • освоєна програма методу RMCA та побудовані тривимірні моделі для досліджених розплавів з використанням даних рентгенодифракційного експерименту;

  • для отриманих моделей проведено аналіз характеру локального впорядкування атомів шляхом розрахунку парціальних функцій (структурні фактори та функції парного розподілу атомів), парціальних координаційних чисел Z1(i-j)), парціальних міжатомних відстаней R1(i-j) та розподілу кута в зв'язках між атомами розплаву.

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше, з використанням MoKα-випромінювання та застосуванням методу RMC до аналізу даних рентгенодифракційного експерименту проведено детальне дослідження атомного впорядкування в розплавах систем Fe-Sn, Co-Sn та Ni-Sn на рівні розрахунку парціальних структурних факторів, парціальних функцій розподілу атомів, парціальних координаційних чисел та парціальних міжатомних відстаней. Для розплавів системи Fe-Sn встановлена кореляція між результатами структурних досліджень та концентраційною залежністю ефективного магнітного моменту і кількістю неспарених електронів на атом заліза. Запропоновано методики оцінки похибки та врахування вплину "ефекта обриву" на структурні параметри розплавів.

Показано, що розшарування в рідких сплавах системи Fe-Sn обумовлено утворенням, з ростом концентрації олова, мікрообластей із структурою рідкого олова значної величини та суттєво різною структурою розплавів в області складів багатих залізом та оловом. Встановлено, що структурні відмінності розплавів систем Co-Sn та Ni-Sn від розплавів Fe-Sn обумовлені посиленням взаємодії між різносортними атомами, що проявляється, по-перше, у скороченні області існування структурнооднорідного розчину на