Дисертації

Шірінян А.С

30.10.2012

Зміна фізико-хімічних властивостей наноматеріалів у розмірно-залежних фазових перетвореннях першого роду
01.04.07 – фізика твердого тіла
д.ф.-м.н

У дисертації теоретично обґрунтовано зміну властивостей твердих наноматеріалів у розмірно-залежних фазових перетвореннях першого роду; встановлено кореляційні співвідношення між властивостями нових нанофаз і розміром наноматеріалу.
Вперше одержано, що криві розчинності на фазових діаграмах багатокомпонентних конденсованих наномасштабних систем, на відміну від кривих розчинності масивних тіл, не співпадають з кривими термодинамічної рівноваги і відповідають лише початку фазового перетворення.
У рамках статистично-термодинамічної моделі субрегулярного розчину побудовано розмірно-залежні криві розчинності нанорозмірної частинки Cu–Ni, які не збігаються з лініями термодинамічної рівноваги, демонструють зменшення і повне зникнення двофазних зон, і розраховано лінію рівноважних станів завершення перетворення («петлю») для проміжних двофазних зон;
Обґрунтовано, що для порошків двокомпонентних сплавів, які відпалюються з циклічною зміною температури, можуть бути такі режими термоциклування з одночасним фазовим перетворенням, коли ширина петлі гістерезису температурної залежності об’ємної частки нової фази стає незалежною від розмірів нанопорошинок (у широкому інтервалі розмірів);
Одержано співвідношення для величин «граничного перегріву» і «граничного переохолодження», що зв’язують розмір наночастинок порошку в неізотермічних умовах, швидкість його температурного циклування, ширину петлі гістерезису об’ємної частки нової фази таким чином, що «граничний перегрів» і «граничне переохолодження» виявляють логарифмічну залежність від кількості атомів у нанопорошинках, які перетворюються.
Розвинуто аргументацію залежності величини усередненої енергії взаємодії атома з найближчими сусідами в об’ємі наноплівки та наночастинки за нульової температури від їх розміру.
Удосконалено метод розрахунку положень кривих рівноваги на фазових діаграмах нанодисперсних твердих матеріалів (завдяки застосуванню розмірно-залежних середніх енергій взаємодії атомів), який дає можливість спрогнозувати граничні розчинності компонентів, температури фазових перетворень (що апробовано для діаграм двокомпонентних наносистем Bi–Sn, Bi–Pb).
Виявлено, що в кінетиці розпаду багатокомпонентного сплаву з ненульовим початковим пересиченням, що супроводжується утворенням зародків нової фази іншого складу і контролюється дифузією в сплаві, перед стадією коалесценції відбувається явище «самонасичення», коли здійснюється інверсія поведінки основних характеристик: зменшення середнього й критичного розмірів та об’ємної частки нової фази, збільшення кількості розчиненого в сплаві компонента, що утворює зародки нової фази.
Набули подальшого розвитку розрахунки розмірної залежності коефіцієнтів дифузії атомів у твердому наноматеріалі, зумовленої зміною енергії активації дифузійного стрибка з характерним розміром наномасштабної структури наноматеріалу.
За допомогою теоретичного опису реакційної дифузії з ростом нової двокомпонентної проміжної наномасштабної фази на контакті двох однокомпонентних твердих тіл з врахуванням кореляцій між товщиною нової нанофази та кінетичними коефіцієнтами вперше виявлено немонотонні режими зміни показника часового росту нової нанофази на початкових стадіях реакційної дифузії.
Ключові слова: термодинаміка, кінетика, фазове перетворення, розмірний ефект, діаграма фаз, температурний гістерезис, самонасичення, міжатомна взаємодія, реакційна дифузія.

Оставить комментарий:

Имя:
Email:
Сайт:
Комментарий:

(Spamcheck Enabled)