Деформационные эффекты в энергетических характеристиках нестехиометрических фаз твердых растворов внедрения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Б

0&

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛОФИЗИКИ

На правах рукописи

ЦИНМАН Константин Леонидович

УДК 539.21:548.4:536.42:669.018

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ НЕСТЕХИОМЕТРИЧЕСКИХ ФАЗ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ВНЕДРЕНИЯ

Специальность 01.04.07 — "Физика твердого тела"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Киев —

1994

Работа выполнена а Институте металлофизики HAH УКРАИНЫ

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Татареико S.A.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Гурский З.А.

доктор физико-математических наук, профессор Устинов А.И.

Ведущая организация:

Днепропетровский государственный университет

Защита диссертации состоится

заседании специализированного совета К 0t6.37.01 при Институте металлофизики НАЬ Украины (г. Киев, бульв. акад. Вернадского, 36, конференц-зал Имститутг металлофизики HAH Украины).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института металлофизики HAH Украины.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направить пс адресу: 252680, ГСП, Киев-142, бульв. акад. Вернадского, 36, Институт металлофизика HAH Украины.

Автореферат разослан "_" 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 016.37.0 доктор физико-математических наук

О.П. ФЕДОРОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Актуальность темы. Физико-механические и химические сзойства сплавов внедрения зависят от концентрации и характера размещения внедренных атомоз неметаллических элементов, например, Н, С, О, N. в кристалл^еской решетке металлов. Особое научно-пракг.меское значение имеет исследование нестехиометрических фаз внедрения и твердых ргстворов этих элементов на основе СЦК-, ГЦК- или ГПУ-металлоэ, ряд которых, например, гидриды и нитриды металлов, обладает уникальными сзойствами.

Естественными факторами, определяющими поведение твердого раствора внедрения, являются эффективные взаимодействия внедренных атомов неметалла между собой и с металлическими ионами. Однако к началу реферируемой работы отсутствовали систематические (выполненные на основе единой точки зрения) численные расчеты вкладов в указанные взаимодействия, связанных как со статическими искажениями, создаваемая* внедренными атомами, э металлах с различной структурой, так и с "прямым" ("контактным") воздействием неметаллических атомоз друг на друга

Кроме того, не были выяснены рола корреляционных и влияние деформационных эффектов в формировании некоторых экспериментально обнаруженных особенностей в распределении интенсивности диффузного рассеяния излучений сплавами внедрения на основе ряда ГЦК- или ГПУ-металлов; дискуссионными оставались яопросы о характере взаимного расположения атомов изотопов Н на тетраэдрических (междоузлиях внутри ГПУ-РЗМ и о зарядовом состоянии Н в этих позициях. Невыясненным полностью был механизм блокирования ближайших (и следующих за ними) междоузлий в ГПУ-металлах с внедренными атомами на октаэдрических и/или тетраэдрических междоузлиях, а также в ОЦТ-твердых растворах с атомами внедрения на октаэдрических междоузлиях, например, в ОЦТ-Яе—N. Соответствующие сведения, извлеченные из прямых экслерхмеггтоа, весьма ограняемы, а косвенные данные часто противоречивы.

Однако в ряде случаев возможно независимое теоретическое решение указанных проблем. Актуальность такого исследования обусловлена тем, что оно может составить теоретическую основу для решения определенных прикладных научно-технических задам, связанных с оптимизацией технологий создания новых материалоз на металлической основе, и тем, что оно относится к одному из глазных направлений физики твердого тела— теории структурных фазовых превращений металлов н сплазоз.

Целями реферируемой работы являлись: разеитие теории деформационного и "элсясгрохимического" взаимодействий атомсз, вк^дрсниых з октаэдрическ« и/или тетраэдрическке междоузлия металла со сложной кристаллической структурой (с монотонным базисом), наряду с анализом тех сео'хтз эффективных пп«взс оза**»-дейстеий атомоз внедрения, которые с.оуслазлены кр;кгт&ллнчйской симметрией металла-растворителя; получение конкретной количественно"» информгцда сб знергепмл:-К1« параметрах межатомных взаимодействий в рда ргствороз скедрг«ил на основа ГЦК-, ОЦК(Т)- или ГПУ-мета/иадз; вмяале««а особенностей («спряделения интенсив-

иости диффузного рассеяния излучений неупорядоченном* растворами внедренная атомов в ГЦК- или ГПУ-металлах с учетом статических смещений их ионов, а также выяснена влития температурной зависимости таких смещений металлических ионов на дифракционные эффекты в упорядоченной нестехяожтр^еской фазе внедрения на основа СЦТ-металла; нахождение энергетически наиболее выгодна« сгерхструктур фаз внедрения для ряда растворов на основе ГЦК-, ОЦ!<(Т)- или ГПУ-металлов.

Для достижения поставленных целей решались следующие основные задачи: 1) качественный и симметрийный анализ межатомных взаимодействий в твердых растворах смедрамия; 2) развитие полуфеноменологической схемы вьмисления энергетических параметров межатомных взаимодействий в растворах на основа ГЦК-, ОЦК{Т)-или ГПУ-кеталлоа; 3) анализ имеющихся полуэмпирических данных о параметрах прямого атом—атомного взаимодействия неметаллических элементов; 4) расчет н анализ дисперсионных кризых для спектров матриц фурье-компонент энергий "суммарного" взаимодействия атомоз неметаллов, внедренных в ГЦК-, ОЦК- или ГПУ-металлы, вдоль симмотрийнва налразлений Бнутри и на поверхности соответствующих первых зон бриллюэна; 5) количественный анализ диффузного рассеяния излучения на неупорядоченно« растворах внедр-^ния внутри ГЦК- или ГПУ-металлсз; 6) численный анализ проявления ьеяаной температурной зависимости статичоских смещений металлических поной в особенностях дифр&чции излучений на полностью упорядоченной нестехиоме-тр^зсксй ОЦТ-фазе внедрения; 7) сопоставление внутренних энергий различных сзгрхструктур фаз внедрения на основа ГЦК.-, ОЦК- или ГПУ-мэталлов.

Выбор теоретунаских методов исслздзьагии был обусловлен решаемыми задачами. В к^яеетае основных применялись: метод статики решетки, метод флуктуацюнных волн (наряду с методом статических концгмтрацюнных еолн), методы теории предегойлений кристаллографичаосос точемных групп, а таюке вьмислэтельные методы матрмной алгебры и решения систем нелинейных уравнений, г<р»1слособленнье для реализации на ПЭВМ.

Научная коакзно. Новизна исследования и полученных результатов состоит в дальнейшем раззктии полуфеноменологичвокого подхода к исследованию деформационных эффектов & металлическом кристалле как отклика на внедрение в него неметаллических атомоз с учетом дискретности ионно-кристаллической структура/ и анизотропии крисгаллофизических (в частности, упругих) свойств, а также нецентрального характера (короткодействующего) парного взаимодействия внедренных атомов с ионами металла. При этом получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать энергии деформационного взаимодействия мемаду атомами внедрения на тетраэдркнеских междоузлиях ГПУ-металла, а также предложена схема полуэмпнржесхого описания "электрохимического" взаимодействия таких неметаллических атомов между собой. Посредством сравнения энергий взаимодействия внедренных агемов и атомных структур упорядоченных фаз твердых растворов, рассчитанных с помощью методов статики ре-, шетки и статичо=ких концентрационных волн, с известными из соответствующих эксле-

риментов продемонстрирована применимость для описания взаимодействия атомов внедрения друг с другом модели, учитывающей кач (косвенное) деформационное, так и ("прямое") "электрохимическое" взаимодействия можду такими атомами внутри ПДК-, ОЦК(Т)- или ГПУ-металлов. Впервые прозеден симметрийный анализ матриц энергий и векторов сил эффективных парных взаимодействий внедренных атотея. Это позвол;»-ло определить аналитически собственные значения (спектры) и собственна се.-соры ("поляризации" флуктуацноннмх волн концентрации) матриц фурье-компонент энергий таких взаимодействий для атомоз, внедренных на октаэдрчческие или тетраэдрические междоузлия ГПУ-металла, для всех симмйтрийных направлений и некоторых плоскостей в его пергой зоне Бриллюэна. Численно проанализировано влиянио деформационных эффектов на распределение интенсивности диффузного рассеяния излучений неупорядоченным твердым раствором внедрения на основе искаженного плотноупакога-много металла, а также продемонстрирована возможность изменения интенсизностм сверхструктурных рефлексоз, связанная с неявной температурной зависимостью статических смещений ионов ОЦ.Ч-металла из-за ангармонических эффектоз теплового расширения, нулевых колебаний и особенностей на фононных дисперсионных кривых.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Абсолютное значение полной энергии деформационного "притяжения" одного выделенного атома N (или С) со всеми остальными на октаэдр веских междоузлиях ГЦК-метадла группы Ре сравнимо по порядку с соответствующей величиной "электрохимического" "отталкивания" между ними, а для атомов Н может заметно (даже на порядок) превышать ее.

2. Межподрешеточное "электрохимическое" "отталкизачие" между атомами N (или С) на октаэдрических междоузлиях О ЦК-Ре "подавляет" их деформационное "притязание" и обусловливает преимущественное заполнение лишь одной междоузельной подрешетки. Но характер атомного упорядочения (или распада) внутри этой под-решетки определяется соотношением и температурными зависимостями сравнимых по порядку вкладов от енутриподрешеточных деформационного и "электрохимического" взаимодействий внедренных атомов во внутреннюю энергию их подсистемы.

3. Тип дальнего порядка в сплазо ГПУ-Ре—N определяется межлодрсшеточным "электрохимическим" "отталкиванием" и конкуренцией внутриподрешеточмых "электрохимического" "отталкивания" и деформационного "притязания" атомов N. внедренных в октаэдрические междоузлия.

4. Термодинамика орнентационного упорядочения и корреляционных эффектов в размещении атомоз изотопов Н на тетраэдрическнх междоузлиях в ГПУ-РЗМ упразляется их "электрохимическим" "отталкиванием", а характерные особенности диффузного рассеяния нейтронов такими растиора.чи контролируются как эти« "электрохимическим" "отталкиванием", тач и деформационными эффектами, индуцированными изотопами Н.

Значшлостъ для кауки и практики результатов исслеяоьания. Дальнейшее развитие теории деформационного вза;(мод£Йсгвия внедренных атомов о мегалги*^есхих кристаллах с мо1*эионным базисом и получении конкретной ко/т>мосгва-1ной информации о величина н характере межатомных взаимодействий в растворах внедрения ta основе ГЦК-, ОЦК- или ГПУ-металлоз, а также выполненный ачалю распределения

снедоэннь« атомоз о ряде таких рхтаороз в носят научный к определенный метод^еао-й вклады з физику межатомной взаимодействий и фазовых превращений в металлах и сплавах. В практическом металловедении результаты могут Сыть использованы при физически обоснованной pa3pi¿Sonce рекомендаций по созданию высокоазотистых сталей, а таокз во-дородсодержащих спласов, обладающих уникальными физико-мзхаи-нескими сгойспзами.

Дссерга^« выполнена в отд. теории твердого тега ИМФ HAH Укропы кга часть нсучно-иослцсргателъских работ по тьмам: 'Теирня фаэоеых преерзщ-^ний в объеме и поверхностных слоях специальных и Mtcxot'jcMrct-e-rHbix агём и носых методов юс исх^едраания" (per. N2 01890034103) и 'У*хлздозсн»1Я взаимосвязи структуриьк, терлздинамжбеких диффуэюшых и дифриго^к>*1Ь1х>г1р^ер«т«с;хгга*>ка^ (per. №019311012163),

Апробация работы. Материалы, результаты и научные положения дисссэтьционной рабогь! были доложены и обсуждались на следующих конференциях, конгресса/, совещании, семинара: 13-ой (Ljubljana—Trieste, Словения—Италия, 1991 г.), 14-ой (Enschede, Ниде^танды, 19Э2 г.), 15-ой (Dresden, Германил, 1994 г.) Европейских кристаллографических конфергн^'скх; 12-ой Конференции отделения конденсированного состояния вещества Ыропгйското физического общества (Praia, Чехия, 1992 г.); 10-м Европейском конгресса по электронной микроскопии (Granada, Испания, 1992 г.); Международной конференции по физике гсреходньж металлов (Darnstedt, Германия, 1992 г.); 16-м Конгрессе Междуюрод-ноги кристаллогрг4>ичеасога союза (Beijing, Китай, 1993 г.); 3-й Международной (1993 г.) и 2-й Межреспубликанской (1992 г.) конференциях по высокоазотистым сталям (Киев, Укра;(-на); Гордоноаской научной конференции по фазозым переходам в неметаллических твердь« телах (Volten«, Италия, 1994 г.); Всесоюзной конференции "Маргеноггныа презраще-ния в твердом тепе" (Косое, Украина, 1991 г.); 5-м Всесоюзном совещании "Структура и свойства немагнитных сталей" (Свердлова!, Россия, 1991 г.); научном семинаре 'Механизмы структурных превращений в металлах и сплавах" (Черкассы, Украина, 1990 г.).

Пуб/^сацтл. По теме дюсергацт опубликовано 17 работ (из них 4— в научно-тыэрети«-<ж>м ¡«урнале, кздгсаемом HAH Угрш+м, 1 — в сборнике точных трудоо, а 12 — в сборниках материалов и теииооо 12 дзклздра, представленных на микдународных и нацяонал«>вс научъгх кон^ер&циях; кенгр&хах и оовещант, которые выпущ^ы издающкми организациями и Ифчмстхледэвгтуъоом« учреждениями). Перененз их приоедкн в ком" автореферата.

Объем диссертации. Реферируемая диссертация изложена на 213 страницах, содержит 150 страницы машинописного основного текста, 50 рисунков и 2 таблицы, состоит из введения, пяти глав, раздела "Основные результаты и выводы" и библиографического списка цитированных литературных источников, включающего 411 названий.

Лг.-ный вклад диссертанта состоял в участки в постановке научных задач, а также в выборе методов исследования межатомных взаимодействий и корреляций в твердых растворах, в теоретическом обосновании результатов научных работ комплексного (как теоретического, так и экспериментального) характера, написанных в соавторстве, в выполнении численных расчетов на ПЭВМ и оформлении научных статей, СТРУКТУРА И ОСНОЗНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность разрабатываемой проблемы, определена цель и указаны задачи исследования, приведена аннотация предлагаемых новых гспектоз решения проблемы, сформулированы основные научные положения, выдвигаемые для публикой защиты, отмечена научная и практическая значимость результатов исследования, описана структура диссертации. Содержание введения в основном соответствует вышеприведенной общей характеристика диссертационной работы.

. Глаза I предстазляет собой обзор отечественной и зарубежной литературы. Важным естественным фактором, определяющим характер поведения подсистемы внедрения в металле, является взаимодействие внедренных атомов между собой и с атомами растворителя. (Иногда существенную роль могут играть также кинетические факторы.) Взаимодействие между атомами внедрения включает в себя как короткодей'тгрующее "прямое" (т. е. "электрохимическое"), так и дальнодействующее косвенное (например, деформационное) взаимодействия. "Электрохим1г«ское" взаимодействие между точечными дефектами внедрения создается непосредственными взаимодействиями электрических зарядоз, образующих эти дефекты, в условиях их экранирования несвязанными носителями заряда, а также действия паулмеоского принципа запрета в формировании распределения тождественных частиц по состояниям. Деформационное взаимодействие точечных дефектов внедрения через посредство ионной подсистемы кристалла обусловлен интерференцией полей стат^есо« искажений, создаваемых в нем различными точечными дефектами.

Последовательная (неконтинуальная) теория деформационного взаимодействия точечных дефектов* и их собственных Э1»ергий, связанных с индуцируемыми искажениями, в упруго-анизотропных кристаллах с простой решеткой Брава сформировала» благодаря работам М.А.Кривоглаза, АТ.Хачатуряна, М.СБлантера, А.И.Олемскэго, В.Г.Взкса, В.В.Мещерякова, ДЕТемкина, а также Харди и Буллдфа, Кука и да Фонте-на, Хоффмана, Ширли и Холла, Вагнера (с соазторамя). В с-сногу тесрчи бил по/южен тах называемый матод статики решетки", предложенный М.А.!<риссгл?.зом незаписи г-ю от Мацубары и Канзаки и развитым Харди, Флинном и Мгрздудином, Стоун-

* Khachatur/an А.О. Theory of structural tranj'ortnetions ¡я зо!<с!з. — N-iv/ York; John Wiley & Sons, 1933,— 574 p.

" Крнюглаз M.A. Дифракция ргктгеисяских луч^й и нсйтрснот а наидеолвных кристаллах. — Киез: Наук, думка, 19ЭЗ.—408 е.; Стоушзм A.M. Гьоряя дефекте» а твердых толах. В 2-х т.— М: Мир, 1978.— Т. 1. 571 с.

хэмом, Гилдерсм и Одит, — метод расчета статических смещений ионов в кристалле, содержащем точс-ч.чь« дефекты, при помощи разложения их в ряды Фурье. В рамках этой теории были детально исследованы деформационное взаимодействие и распределение внедренных атомов в твердых растворах на основе металлов с ОЦК-структу-рой а для растворов на основе металлоз с ГЦК- или ГПУ-структурами такие проблеме! были разработаны частично. Ко времени начала выполнения реферируемой работы не была развита в количественном аспекте теория деформационного взаимодействия атомов, внедренных в тетрзэдрические междоузлия ГПУ-металлов, а также практически не было проведено сопоставление характерных значений энергий деформационного и "электрохимического" взаимодействий между атомами внедрения для растворов на основе ГЦК-, СЦК- или ГПУ-металлов. Корректное количественное описание термодинамики реальных твердых растворов внедрения, расчет их структуры и свойств возможны только в рамках теории, которая последовательно учитывает как "электрохимическое", так и деформационное взаимодействия гнедренных атомов. Дальнейшей разработке и применению такой полуфеноменологической теории для растворов внедрения на основе металлов с ГЦК-, ОЦК- или ГПУ-структурами посвящена настоящая работа

В главе II проведен анализ парачетроз взаимодействия и взаимного размещения атомов внедрения в металлах со сложной кристаллической структурой.

В § * рассмотрена неконтинуельная конфигурационная модель твердого раствора сзадеодействующих внедренных атомоз на октаэдрических и/или тетраэдрических междоузлиях. В ней явно учтены дискретность коннс-кристаллической структуры и анизотропия кристаолофиз11ческих (о частности, упругих) свойств металла-растворителя.

§ 2 г/осзящон анализу выражения для потенциальной энергии твердого раствора бурения в такой модели. Оно получено при помощи метода статики решетки и слрасадлизо в рамках адиабатического и кзазигармонического приближений, а также в рамках предположения о парном характере взаимодействий между внедренными атомами и ионами металла с энергией, линейной по статическим смещениям этих исноз из положений их первоначального (в отсутствие ■ примеси) равновесия. Призедены соотношения между силовыми параметрами модели, которые следуют из ингориамтнссти адиабатической потенциальной энергии неупорядоченного раствора внедрения и ее производных при бесконечно малых параллельном переносе или повороте кристалла как целого, при пространственно-групповых операциях совмещающих (беспримесный) кристалл сам с собой, а также из условий статического механического равновесия твердого раствора. Отмечено, что многочастичность сзашлодействия ионов металла между собой может быть учтена в рамках той или игюй модели динамики ело кристалла, в которой в дополнение к центральным силам добавляются короткодействующие непарные (трехчастичные) силы между ионами, зависящие от углов между соответствующими ковалентными связями.

В § 3 приведены выражения для фурь&-компонент {р,д~1,...,1$ энергий

(R - R') деформационного взаимодействия атомов copra аир, внедренных в р-ую и q-ую из ц подрешеток октаэдрических (i=o) или тетраздрических (i—t) междоузлий металла с моноионным Kpucrawitf-feooiM базисом. (Симметрийно-энергеп^ческое описание макроскогемески однородного распределения внедренньж атомов, взаимодействия которых не могут быть сзедены только к парным силовым взаимодействиям ближайших соседей, в прямом пространстве становится затруднительным, и удобным оказывается переход к k-представлению в обратном пространстве; причем, именно фурье-комлоненты энергий зза^модеГетзия являются основными параметрами в современных статистико-теруодинам^еских теориях фазовых превращений и разновесий твердых растворов, основанных, например, на методе коллективных перегонных или методе статических концентрационных волн.)

Эти выражения устанавливают связь величин ¡-'^(к) с независимо экспериментально

определяемыми характеристиками: 1) коэффициентами концентрационных

зависимостей основных периодов трансляции кристаллической решетки металла при внедрении в р-ую подрешетку его междоузлий примеси сорта а, а также 2) модулями упругости (коэффициентами упругой жесткости) А,у/,„ и/ил» 3) частотами ea(t) и векторами гта ""ризации еС[1(к) собственных колебаний его кристалла (с одинаковыми массами М ионов .9-точечного моноионного базиса) при учете их неявной зависимости от температуры 7" вследствие так называемого температурного енгармонизма:

= - +с*3 sw (k=o), (1)

Is

z t (k,0), и

где

WOa-l Mwa(k) w

■ (3)

а — фурье-компоненты вектора эффективной силы - Я"), действующей

на ион растворителя, находящийся а Х-м узле примитивной элементарней ячейки с радиусом-вектором И (и объемом /„.е.), со стороны внедренного атома сорта ос, занимающего р-оа междоузлие примитивной элементарнорной .'»«йхн с радиусом-

вектором К'.* Эти величины (так же, кгк и компоненты симметричного тензора Р^) могут быть рассчитаны из оа+саании зксг.ерч!.ьзнталь№!х данных типа 1) н 2) (и/или

' Бугаев В.Н., Тягаренко В.А. Взаииодемстзиа и распределении гтоио» а сплгаах знедрения на оско?а a.noT'icyrw.osaHHbix металлов. — Киек Неук, дулха, 1939.—134 с.

-83)). Суммирование в (3) проводится по А'и.с.-1 точкам к кзазнконтинуума в первой зоне Бриллюэна (¿22) обратного пространства кристаллической решетки металла с Ыис_ {» Т) примитивными элементарными ячейками. В выражениях (1)—(3) естественным образом учтены вклады как от акустических (су=1,2,3), так и от оптических (о—4,,...За) мод поляризации собственных колебаний кристалла рсстьоритслл со сложной структурой (отвечающих, в частности, 1=0, как в (1), т. е. внутренним смещениям его различных подрещеток пак. единых целых друг относительно друга).

В § 4 получены и анализируются "симметрийнью" соотношения для матриц энергий - 1Г)| (и их фурье-комг.онент {¡^¿^ (к)[|) эффективного парного ("суммарного") взаимодействия между атомами неметалла X, внедренными в междоузлия р и д примитивных элементарных ячеек с радиусами-векторами II и й' соответственно. Эти соотношения следуют из инвариантности потенциальной энергии неупорядоченного твердого раствора внедрения по отношению к преобразованиям из пространственной группы симметрии "среднего" кристалла-растворителя и к перестановкам тождественных частиц. Они позволяют определить как связь между элементами матриц, относящихся к волнозым вектором к у принадлежащим различным лучам одной и

той жо звезды х, так и "внутреннюю структуру" матриц ^^(Ь)| для разных к, не за-сискщую от выбора конкретной модели парного межатомного Х—Х взаимодействия.

В § 5 величина "собственной" энергии внедрения Ф^ отдельно взятого атома X в октаэдрическое (¡=о) или тетраэдрическое (М) междоузлие ГЦК-, О ЦК- или ГПУ-кристалла металла (№е) представлена в следующем виде: Ф* = + Я?, где В? а - 0)/2 .— удельная работа, совершаемая при "сжатии" ("расширении") примесного иона X внедряемого в любое из однотипных (кристаллографически эквизалетных) междоузлий (т, е. р принимает какое-либо одно из значений .1,...,«0 при ¡=о или 1,...,«( при ¡=1). Ограничиваясь учетом межатомного взаимодействия X с Л'е в пределах нескольких ближайших узельных координационных сфер вокруг междоузлия, слагаемое которое имеет смысл вклада в Ф*, связанного с электронным строением X и АЛ.» в растворе Ме—X, можно приближенно представить в вида Уи** гДО <1. ?{(■ ••• — координационные числа 1-й, 11-й, ... узельных координационных сфер вокруг данного междоузлия (в качестве "центрального") ¡-го типа; > ••• — значения энергий парного межатомного взаимодействия Хс Ме на расстояниях, соответствующих радиусам таких сфер.

Естественным следствием межатомных взаимодействий в растворах внедрения является корреляция в заполнении атомами доступных вакантных междоузлий.

В § 6 в рамках статисшко-термодинамицеской конфигурационной модели бинар-

ного твердого рпстсора Ме—X в приближении самосогласованного поля методом флуктуащюнных волн получено выражение для определения средних (по термодинамическому ансамблю) значений билинейных произведений фурье-компснент Д(к)

пространственной флуктуации Ас*(И) случайной функции с*(И) ы с* Ас*(Л), которая по определению равна 1, если о ¡-междоузлии с номером р смутри элементарной 5Т4ейки растворителя Ме с радиусом-вектором II находится атом внедрения элемента X, и 0, если оно вакантное:

где ф^(Ь) и Л^к) — соответственно р-ая компонента них) единичного собственного вектора ("вектора поляризации" к-й флуктугционной волны концеэтрзции) и июе

собственное значение матрицы ¡¡И'^Чк)]!. постоянная Больцмана, Т— абсолютная температура раствора. Только для неупорядоченного твердого раствора атомная доля Ср примеси элемента X на р-й по/^решетка однотипных междоузлий тождественно равна средней концентрации Мх атомсз на погчциях

внедрения. Используя (4) юкю вычислить параметры корреляции (XI) Ас* (К

во взаимном размещении атомов, внедренных в однотипные междоузлия, и установить сзязь интенсисности Д1«{х{)узного рассеяния нзлуч»гиий разупорядоченными твердыми ргстворами со спектром (Л^Ь)} и собственными функциями {¡¡^^(Ь)'!} матрицы

¡¡^^"(Ь)! (&бЯ2) фурье-компонент энергий межатомного X—А1 взаимодействия.

В частном случао с ц=1 [с^^ху Фр/ф 1, ссот;-!аше-

г.мз (4) принимает вид изежлной формулы М,А.Кри-оглаза*. В то же арамл от язля-ется более удобным прм кл-йствеииых и количественных оценках эффектов Сликьего порядка в бнизрных р::стгср.1Х внедрения «¡>2, чем формула, полученная Д.А.Бадалл-гач", для случая "мнсгокомло№?1ттнь'.х" тсердых растворов (с "компен^гг^ми").

Гл,ма ¡11 посея[цека анализу еиалитичэских особенностей различных вкладов в мгг'лтомхео иаииоде-йствие и стапсгическоЯ термодинамика структурнмх фаэсгых превращений я растворах внедрения на октаэдр: росл« мчмздоузлига ШК-/Л& а также

* Крлсогллэ М.А. Днффусное россеяннз ре.чггенсвс^х Л)чсй и !<ейгрсн<сз кз флуктуа-цияинмх неоднородности* в нендеальных кристалл;--. — Юю:: Нзух. рулгд, 533-1.—233 с

** В\гг-тя.ч ДА. Мппраскспгясхзя теория флуктуеционг :-пя голн аа^'-хлщхи^м в ¡¡-.?угх.>ря-Лрчошых г-:, стоком пт.1етггных тъердчх растворах// ОТТ.— 1973.—21, с.ь.п.7__С 2017-2021.

численнсму исследованию влияния статических смещений металлических ионов наряду с деформационным и "электрохимическим" взаимодействиями' между внедренными атомами на диффузное рассеяние излучения такими неупорядоченными растворами.

В § 1 для случая растворов внедрения 7Ре—М, 7Ре—С, у^е—Н и ГЦК-М—N

рассчитана! фурье-ксмпоненты К^к) (Л^М.С.Н) энергий деформационного взаимодействия между атомами X, внедренными в единственную подрешетку октаэдрических междоузлий ГЦК-Д/е (—Ре,№), для к с концами на отрезках вдоль выделенных направлений высокой симметрии в первой зоне Бриллюэна ГЦК-кристалла. Ограничиваясь учетом такого взаимодействия X с X в пределах шести ближайших междоузельных координационных сфер вс::руг данного внедренного атома X в качестве "центрального" и предполагая, что на таких сферах из октаэдрических междоузлий оно (взаимодействие) является парным, причем доминирующий вклад в него вносит "изотропная" (сферически симметричная) составляющая, восстановлен "огрубленный" график зависимости значений энергии деформационного взаимодействия от (дискретного) приведенного расстояния гп/а (пН,!!,...,*/!,...) между «томами X (=|\,С,Н) в растворах уЯе—Л" и между атомами N в сплаве ГЦК-М—N.

Несомненный интерес представляет сопоставление значений энергий деформационного и "электрохимического" взаимодействий внедренных атомов.

В § 2, как и во всей реферируемой работе, для полуэмпирического описания "эле.арохимического" взаимодействия предполагалось, что неметаллические ионы X на междоузлиях металла взаимодействуют между собой почти так же как и одноименные атомы в различных молекулах, содержащих эти атомы, например, с аточ-атомными Х—Х потенциалами типа Лен нард-Джо нса (12—6):

уж(К-ТС)**Е[(г)'ехх\((!хх1г)и-((1хс/г)6], или Букингема (ехр-6):

«р^й -11') ~ у]?(г) ш Вы ехр(-САагг)Ахх)г6. Здесь 9^(11-1Г) — энергии "э.тсктрох11м1моского" взаимодействия между ионами X, находящимися на расстоянии друг от друга (в общем случае, с поправкой на концентрационную дилатацию решетки Ме). Так, для оценивания такого взаимодействия между атомами N. внедренными в октаэдричесхие междоузлия ГЦК-, ОЦК- или ГПУ-металлов, был выбран потенциал типа 12—6 с параметрами ецк»0,0117 эВ и А, а в случае С или Н, внедренных в октаэдричгские (или тетраэдрические) междоузлия ГЦК- или ГПУ-металлов (см. ниже), использовались потенциалы типа ехр—6 с параметрами: Исс»18,26 эВ-А®, £сс~3627 эВ, к, Инн«1,258 эВ-А6, ^н«212,6 эВ, £^4,29 к

Результаты расчетов, проведенных в §§ 1, 2, например, для растворов внедрения N и Н в ЩК-Яе, представлены на рис. 1 и 2 соответственно.

В § 3 с помощью метода статики решетки выполнена полуфеноменологическая оценка взаимодействия атомов N. С или Н с у-Ре, а также N с ГЦК-М. При численном

Рис. 1. Рассчитанные дисперсионные кривые зависимостей >"аЧк) (линии ф^к)

(линии ср) и И'ЛЯГ(к) (линии Щ от к с концами на отрезках вдоль выделенных направлений симметрии в 1-й Я? ГЦК-Ре: а— Х=И; б— Л=Н.

е./ т

пз п

£ "1 8 -.1

7Ге —N (игэ к)

!

в.о А . . т- ■ .

г/а

7ТС-Н

<»аа к)

т-/а

N V ч »4 «ц

Рис. 2. Аппроксимационные зависимости энергий деформационного (кривые V], "электрохимического" (кривые <р) и "суммарного" (кривые И) взаимодействий пары атомов X, внедренных в октаэдрические междоузлия ГЦК-Ре, от приведенного расстояния г/а между ними: а — Х=Н; 6— Л=Н.

оценивании велжин. собственных энергий внедрения неметаллических атомов в октаэдрнчгские междоузлия ГЦК-Ре получены следующие результаты: Ф^~2,53 эВ, причем »1,05 эВ, а ДЧ^~1,<58 зВ; ф£~2,43 эВ, р!~ =0,99 эВ, Дч£сС~1,44 эВ; Од-0,76 эВ, До1 =0,17 эВ, Д^сН~0,59 эВ. В случае N. внедряемого в октаэдрические междоузлия ("ЦК-М.: Ф^-3,76 эВ, В^ «1,76 эВ, ¿4^-2,0 эВ.

Полученные в §§ 1 и 2 данные о параметрах межатомных взаимодействий испол!»-зуются в § 4 для анализа (в рамках кинематической теории рассеяния) картин распределения интенсивности диффузного рассеяния излучения неупорядоченными макроскопически однородными твердыми растворами внедрения на примере сплавов ГЦК-Ме—N (А'е=Ге,Гч'|). Так, рассмотрено влияние деформационных эффектов (сводящихся к статическим смещениям ионов Ме из положений механического равновесия — узлов "средней" решетки, и к связанному с этим деформг^ганног-^у взаимодействию между

атомами N внутри ГЦК-Л/е) на распределение (в обратном'пространства) интенсивности диффузного рассеяния электронов (см., например, рис. 3). Сопостозле-/ 1 нив результатов такого анализа с экспе-

■'. римснталоными данными, в частности,

позволило бы сделать вывод об адекват-

ч-

И

с: <5>

LT1 f^

" >1°СТИ МОД^И« принятой для полуэмпири-. . . ческого описания межатомных взгммо-

,, действии N—N в изоструктурньк растсо-

Рис. 3. Интенсивность диффузного рассея- pax ГЦК-Afe—N.

ния элеронов (в плоскости 1 б предел- В § 5 в рамках стап-стико-термоди-ах 1-й BZ ГЦК-кристапла с центром в точке

(1 ;1;1)&/Ь0) искаженным (но ненапряжен- »«мичесхси конфигурационной модели в нь(м hjsне) твердым расгзором пнсдренил приближении среднего <яг-;осогласо&а.ч-yFe—М (сн=0,05; J'-=K28 К) ^гц галя (СССП) с помощи) метода

статических концентрационных волн (СКВ)* описаны типы дальнего порядка растворов внедрения (на сктаэдрических междоузлиях ГЦК-металлоз), устойчизых по отношению к дроблению на антифазные доманы. Сраз:(енио приведенных на рис. 1, а (криаач »V) значений фурьо-комгкэнент "суммарных" энергий эффективного межатомного взз;;\го-дейстзкя N—N для различных еысокосимметричных (лифшицеоских) точа* 1-й BZ ГЦК-Fe позволило сделать выбор энергетически наиболее выгодных макроскопически однородных размещений атомов N в y-Fo. Например, тетрагональная слоистая сзерх-структура внедрения, генерируемая точками V/ и X, изострухтурная тетрагональному нитриду N14N// н в дгтнекшем обозначаемая как Y'-Fes^, которая изображена на рис. 4, а, была бы наиболее выгодной энергетически при Т->О К и qj->1/4 для N-аустенита ГЦК-FeN^ в отсутствие внешних напряжений. С другой стороны, на рис. 4, б показана обычно подразумезаемая в литературе фаза y'-Fe^N, изоморфная кубическому нитриду Ni,;N/ и генерируемая только точкой X поверхности BZ. Однако склонность к образованию фазы такого типа для парамагнитного нестехиометричссн.ого (cj.;/1 /4) N-ауетенита в реферируемой работе не подтверждена.

Исходя из формулировки А.Г.Хачатуряна критерия Л.Д.Ландау для фазовых переходов 2-го рода, в § 6 предсказан род, по которому могут происходить фазопые превращения типа беспорядок—порядок в подсистеме внедренных на октаэдрические меэкдоузлия ■y-Fe атомов N с образованием энергетически наиболее выгодных (или ме-т^стабнльных) сверхструктур внедрения, описанных в § 5 этой глазы. Так, превращение неупорядоченного раствора -(Ре—N в упорядочивающуюся по типу у-Ре^ фчу с необходимостью гложет быть лишь фззозым переходом 1-го рода. Сделанные фемо-

* Хачлурм А.Г. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов.— Наука, 1974,—3S4 с.

М.:

&---1- -О

а

Р—|—5—

.о-

.о

¿1

б

Рис. 4. Термодинамически устойчивые относительно спонтанного гозникнозения анти-фазны^' сдвигов сверхструктуры внедрения у"-РезМ2 (а) и у'-Ре^Н (6) типа МцМ/

соотеегсгаекно; О — ионы (Яе) на узла/, • — атом»! (И), внедренные в октаэдрические междоузлия исходного ГЦК-кристалла.

менологические утверждения о роде указанных структурных фазовых превращений т;н па беспорядок-порядок подтверждаются результатами чнсленного анализа соответствующих статистико-термодннамических моделей теплового "рззноеесия". В приближении СССП определены температуры абсолютной потер,! устойчивости неуторядочснно-го ("высокотемпературного") распределения атомов N по отношению к образованию ах "высокотемпературного" упорядочивающегося распределения при понижении Т. .

§ 7 посплщен анализу возможности спинодального распада в подсистеме атомоз Н, внедренных на октаэдрические междоузлия '/-Ре. Склонность к такому р.'¿паду

обуславливается попадаш+гм абсолютного минимума функции ТКГГ1Г(Ь) в центральную точку Г 1-й BZ(r. е. в узел обратной решетки; см. рис. 1, 6) ГЦК-Ре.

В § 8 проведено обсу:кдение результатоз, полученных в §§ 1—7 глмы Ш. Здесь стм'^чаэтся, что самыми информативными характеристиками стабильности упорядочивающихся фаз твердого раствора язллются законы пространственной дисперсии — зависимости фурье-компонент энергий разных вкладов в м^хдтомнью

взаимодействия от Ь, при«ч координаты абсолютного г-тнимуиа функции —

наиболее интересные {¡скомые структурм«» гзра^гтрь:. В приближениях, прянятах г реферируемой работе, формирование поверхностей в осногнсч обусловлено

различием атомных свойств компонентов твердого растсор.', а тоню:* д-'-гтали генной структуры его как целого на учтены явно. Там не менее, полу^гкч»л смформт-ция о фурм^компо! ч-итах зи'.ргий деформационного и "элекгрохимтосхоги'* м^нмодейстсий атомов внедрения а ГЦ!<-.':> (Л^-Га,?«!) посолила Ескруп-особомности н проанализировать общи» ¿гкокзмер'остн этих взгимоделлаин.

-14В частности, в отличив от ф'^к) (ЛЧ^С.Н), (^(к) и, следовательно, ^^(к) сохраняют зависимость от напразлення вектора к в пределе очень малых |к|: даже вблизи точки к—0 изоэнергетические поверхности для фурье-компонент (дальнодей-ствующих) деформационного и "суммарного" взаимодействий атомов примеси в ГЦК-кристалле, безотносительно к кубической симметрии последнего, не являются сферами, а сами эти фурье-компоненты неаналитичны в центре и имеют в нем разрыв 1-го рода (см., например, рис.1, а, С].

Анализ роли выделенных вкладов в межатомное взаимодействие X с X при формировании поверхности показал, например, что попадание наиболее

глубокого отрицательного минимума функции ^'^'(к) в точку IV (рис. 1, а) обусловлено "непосредственными" взаимодейстгикми между атомами N. а их косвенные взаимодействия (через посредство ГЦК-кристалла Ре) препятствуют ему (попаданию). Минимум з этой точка обеспечиаает, в частности, большую э^ргетическую выгодность (по внутренней энергии) сзерхструкгуры внедрения типа у"-Ред?^, изображенной на рис. 4, а, Возможно, что сверхструктурный ' тип, изображенный на рис 4, о, специфичен для изоморфных стехиометрических нитридов у'-Ре,;М и (М!,;М/ с ферромагнитным порядком, в отсутствие деформационных эффектов.

В то же время, попадание абсолютного минимума функции К'Ш1(к) в узел обратной решетки для неупорядоченного раствора Н на октаэдрических междоузлиях в у-Ре определяется доминированием деформационного Н—Н взаимодействия (рис. 1, 6).

Расчет загисимостей У^Л-И), цИ^Н-К.') и ДО^К-К') тоже позволил обнаружить ряд закономерностей соответствующих межатомных взаимодействий. Так, "прямое" и косвенное взаимодействия между атомами N (рис. 2, а) или С не компенсируются взаимно уже за (-й междоузельной координационной сферой, а для Н (рис. 2, £5) деформационное взаимодействие преобладает над "электрохимическим" уже на 1-й сфере.

В этом параграфе обсуждаются также трудности, которой могут возникать при обнаружении дифракционными методами -/"-РецМ^-фазы. С другой стороны, на основалии анализа соотношения интенсивностей компонент ЯГР-спектроа для Ре— сплава* приведены соображения о правдоподобии возможности присутствия в нем тетрагональных кластеров, упорядоченных подобно У-Рез^ наряду с 7'-Ве4М.

В глаге IV исследованы деформационные и "блокирующие" эффекты в статистической термодинамике и дифракции излучений для ориентационно упорядочивающегося сплава внедрения на основе ОЦК(Т)-металла-

В § 1 с использованием приближения СССЛ и метода СКВ записана "конфигурационная" свободная энергия подсистемы внедренных атомов в трех подрешетках окта-

* GivrHjuk V.G., Nadutov V.M., Ulbkko K. Low temperature ageing of F&—N ir.arter.site// Scr. met. Mater.— 1991.— 25, N 4.— P. 905—910.

эдрических междоузлий ОЦК-металла на примере нестехкометрическоро раствора внедрения О ЦТ-Ре—Г>1, упорядочизагощегося по сверхструктурному типу фазы а'-Ре^з.

В § 2 для раствооа ОЦТ-Ре—N полуэмпирически оценены параметры деформац>^ онного и "электрохимического" межатомных взаимодействий N—N. а также N—Ре. При этом вид дисперсионных кривых для собственных значений Л*, (к) (г,"=1,2,3)

матриц фурье-компонент энергий "суммарного" взаимодействия N—N (рис.

Ч

V

Г н>

г

/ V

/V V*;

г/а

я с * г г к р а *

Рис. 5. Рассчитанные (с учетом деформа- Рис. б. Аппроксимационные злзисичости ционного вклада в "суммарное" межато- энергий деформационного (кризам. V), мное маикоденстзие N—М) дисперсион- "электрохимического" (кризыа ц>) н "сумные кризые зависимостей А.Л[Ь) (14=1,2, мерного" (кризые Щ «заимодеистзий пары 3) от к с концами на отрезках вдолв атомоа И, внедренных а октаздрическье выделенных напразлений симметрии з 1- междоузлия ОЦК-Ре, от приведенного рас-й ОЦК-Ре. стояния г/а между ними.

5) определяется подавляющим преобладанием межпо£решеточнсго "электрохим!4чес-кого" отталкивания между атомами N (даже с поправкой на концентрационную дисторсию ОЦК-решетки Ре) над деформационным взаимодействием вплоть до 1П-й координационной сферы (рис. б). Это, в частности, обусловливает распределение атомов N практически з пределах только одной подрехетки октаэдрмгскнх междоузлий ОЦК-Ре. Анизотропия деформационного взаимодействия N—N внутри ОЦК-Ре проявляется на 1У-Й, VI 1-й, УШ-й, Х-й, Х1У-й и т. д. координационных сферах, что подтверждает соответствующий результат М.СБлантера и А.Г.Хачатуряна.

Огрубленная оценка "собственной" энергии внедрения N -в октаэдр-.»веские междоузлия ОЦК-Ре с учетом межатомного взаимодействия N—Ре в пределах двух ближайших узелькых координационных сфер вокруг данного междоузлия в качества "центрального" дала следуюау« значения (при 71=298 К): Ф^-11,62 эЗ, причем Д? =3,10 эВ, а дч£см~8,52 эВ.

В § 3 с использованием вычисленных значений энергетических параметров проведен статистико-термодинамический анализ ориентационно упорядочивающихся несте-хиометрических фаз внедрения ОЦТ-РеМ^. Основными параметрами в та<ом анализе для случая распределения атомов внедрения в пределах одной подрешетим октаэдри-

ческих междоузлий становятся не Л„(к), а диагональные.элементы ЙЛ^'(кд) (р=

•=1,2,3; 1—Г,11,Ы,Р) матриц фурье-компонент энергий "суммарного" взаимодействия ат-омоз N. Причем, вклады и Ф^(кд) в сказываются сравнимыми

по порядку значений, а величины и, следовательно, являются су-

щественно зависящими от Т. Минимизация выражения для ¡»¡ьфигурационнозависящей части функционала свободной энергии внедренной подсистемы по "эффективным" параметрам дальнего порядка для заданных конкретных значений энергетических параметров межатомных N—N взаимодействий показала, что тахой раствор в "равновесии" остается почти максимально упорядоченным (при данной относительной концентрации N. а широком интервала Т. Проведенный анализ продемонстрировал большую энергетическую выгодность (в широкой области значений Т и ) максимально ориьмтационно упорядочи '.кого нестехиометрического нитрида (типа а"-

Ре^Ыт-фазы) над неупорядоченным (в

"———_................пределах одной подрешетки) а'-мартенситом.

п'лг"/*,/ :«>.•</! '1/21, (ч/г.о.ч/я В § 4 изучено елиг.ние температурной

зависимости статических смещений ионов Ме на дифракционные эффекты в оршнтационно упорядоченной нестехиомотрической фаза внедрения на основе ОЦТ-Д/а Соответствую-ч" ■ г'/¡"'/г с] результаты представлены, например, 1«

рис 7. Зависимость от Т статических смеще-

0 ^00 ^ - / J?NN/^.^^

Рис. 7. Температурные зависимости от- нии ионов металла (а зианигг, и У^ (к))

носительных интенсисиостей ссерхстру- ^ , ____гР

. , обусловлена (нелинейной) зависимостью от 1

кгурных отражении (указанных вблизи 1 '

соответствующих кривых) для рассея- модулей упругости А.'е из-за ангармонических пня рентгеновских лучей на махеималь- эффектов теплового расширения и нулевых но упорядоченном кестахиометричес- х

„■¡г г- « с и колебании, а также особенностями на

ком ОЦГ-суонитриде типа а -гв)^.

фононных дисперсионных кривых. В § 5 обсуз,едаются результаты, получзнные а §§ 1—4 главы IV. Так, рис. б демонстрирует, что "электрохимическое" взаимодействие атомов, внедренных в октаэд-ричоские м-иадоузлил ОЦК-Л'з может доминировать над деформационным взаимодействием наеду такими атомами, определяя порядок знечений величин Лв,(1.) (ряс. 5) и сбсспочи'гя "блокирование" ближайщего и следующего за ним ме:кдоузл;ш вокруг выделенного в качестве "центрального". Вследствие этого, например, атомы N на окта-эдрм^кхжих ма;кдоузлиях ОЦК-ге нм.аот тенденцию располагаться на одной из трех еыдгленных подрешеток (г- раствор ОЦГ-Р'е—N — ор1-к.кты>юнно упорядочиваться). Характер атомного утюрэдочокил внутри этой подрешетки будот определяться соотио-

£ к

* ЛенбфриА Г., Люданг В. Теория ««гармонических эффектов в кристаллах.—М.: Изд-ео иностр. лит., 1963.— 1Ъ \ с.

шением срмнимых по порядку вклэдсз от внутр^подр-лиеточных деформ;\циоиного и "электрохимического" взаимодействий N—N го внутреннюю энергию их подсистемы.

Здесь же еыязлонл ссзможность существенного изменения (в несколько раз) Kj^fc) при повышении 7'(до окрестности точки превращения ОЦЧ-Fe в ГЦК-модифнкицию).

При анализе результатов § 4 этой глазы отмечается, что стерхструктурныз отражения (в обратном пространстве) на дифракционных картинах от нестехиоматр! теской СЦТ-фазы внедрения ?-югут быть д?ук гидов: с рнгснсивностпи«, практически не зависящими от Т, и заметно зг::"сяш,иг'и от нее. Причем, дг.^е для уггарчдочгнных (при дглной концентрации) рлст^ороп снедрения заикх^ссть интенсивности некоторых сзерхструктурных отражений от Т мсжет быть немонотонной и определяться особенностями зазисиност.ч or Тстатических ионов Ме (ii3-3'» атсмоз X). Кроме того, иитенсизности отражен могут различэтесп для разных лучей даже одной и той же звезда сгерхстру.ктурного еолу-:-?ого еечтсp:t Поэтому при восстанозлгнии (в разках метода СКВ) сперхструктур г-недрения по эксперимснталйныч картины дифракции в функцию пространственного роалродепанич внедренных аточоо a priori следует включать все лучи каждой зс-^зды (даже, если на дифракционной картина некоторые из них практически не заметя).

Глаза V посзящена количественному нсследозпнию д-'форид'^окных :~ффлтол з межатомных взаимодействиях, диффузном ряссе.'-.нии излучения и статистической термодинамике атомного упорядочения или распада для ргстзороз внедрения на основе металлов с ГПУ-структурой c-Fe, a-Y, а-Sc, a-Ti? a-Zr, Тс, a-Hf, «-За.

В § 1 разработана полуфеномгнолсгическгя схема расчета микроскопических (энергетических и силосых) параметров деформационного и "йлектро.чкмического" взаимодействий атомов, внедренных в октзэдричесхиа и/или тетраэдри--"^!-;) (междоузлия ГПУ-ЛЯ? (свободного от внешних напряжений), с учетом нецентрального характера (короткодействующего) г.грного B3W.:o действ ил внедренных атомоз с его ионами. (Свойства симметрии динамической матрицы ГПУ-Afe, вытекающие iu инвариантности его потенциальной энергии при пространственно-групповых операциях, совмещающих ГПУ-кристалл с самим собой, приведены в Приложении.)

Полученные в § 4 ll-й глазы соотношения пригоняются о § 2 этой главы для "сим-

метрийкого" анализа матриц ^^"(bjJ фурье-компснент энергий эффективного пар-нопо ("суммарного") взаимодействия Х—Х внутри ГПУ-Д'а Такой анализ позволил определить аналитически собственные значения Aw(fe) и собственные векторы

матриц Ц^^СО] ¿V1" ссех симкетрийных точек и направлений, а также некоторых (г,

р, 6' и б) плоскостей в 1-й BZ ГПУ-Afe. При этом охазыаазтся, что "секторы поляризации" флуктуационньсх волн концентрации внедренных атомов на двух окггаодр^-^оигх (\>0=2) или четырех тетраздртеских (ot=4) подрешетках междоузлий ГПУ-кристглгз

не зависят от энергетических параметров эффективного парного межатомного взаимодействия .Л"—Л"для всех симметрийных точек, соответственно всех или только двух (Г и Т) направлений симметрии, а в случае октаэдрических междоузлий — и для некоторых (т, р, 5' и 6) плоскостей симметрии в В! ГПУ-решетки узлов. Это позволяет разделить статистико-термодинамическое описание растворов внедрения на основе ГПУ-АЛ? на два этапа- 1) определение типов возможных соизмеримых (сверх)структур (статистическое описание) и 2) сопоставление свободных энергий конкурирующих структур с определением, какие из них являются наиболее выгодными термодинамически. Кроме того, независимость "векторов поляризации" флуктугционных волн концентрации атомов на октаэдрических междоузлиях ГПУ-Д/е от энергетических параметров межатомного взаимодействия для указанных выше плоскостей симметрии в В2 ГПУ-кристалла существенно облегчает (согласно (4)) анализ картин диффузного рассеяния излучения такими неупорядоченными растворами в этих плоскостях.

В § 3 для растворов внедрения на октаэдрических междоузлиях ГПУ-Алг еРе—N. аТ"—О, аП—N. аТ"—С, а2г—О, а2г—N, аН{—О, Тс—Н, Тс—С, аВе—О, а также для раствора Н (0) на тетраэдрических междоузлиях ГПУ-У (ГПУ-Бс) приведены результаты расчета собственных значений Л„(к) (и'=1,2 и и.'=1,2,3,4 соответственно)

матриц фурье-компонент энергий "суммарного" (деформационного и

"электрохимического") взаимодействий атомов внедрения для к с концами на отрезках вдоль выделенных направлений симметрии внутри и на поверхности 1-й В2 ГПУ-А/е. (Для оценивания "электрохимического" взаимодействия О—О использовался атом-атомный потенциал типа 12—6 с параметрами еоо=0,019 эВ и ¿00=3,05 А.) Соответствующие результаты представлены, например, на рис. 8.

.. в

¿Г

(чи К

ГМК ГА 1Н А М 1. Г Н К

а

ГМК Г А 1.Н А ми г н к 6

Рис. 6. Рассчитанные дисперсионные кривые зависимостей Л^{Ь) от к с концами на отрезках вдоль выделенных направлений симметрии в 1-й ГПУ-кристалла: а— еРе—N (н—1,2); 6— аУ—Н (^=1,2,3,4).

В § 4 анализируются особенности дисперсионных кривых для {Л„(к)}, рассчитан-

ных в предыдущем параграфе- При этом координата! секторов ¡£д звезды т, обеспечивающей абсолютный (отрицательный) минимум функции Л,/(кт), являются наиболее интересными искомыми структурными параметрами, так как это минимальное значение определяет температуру абсолютной потери устойчивости неупорядоченного состояния твердого раствора по отношению к возникновению в нем статических концентрационных волн з распределении внедренных атомов с волновыми векторами {кд) и

"поляризацией" под номером И"'. Кроме того, определенный интерес представляет сопоставление различных вкладов в межатомное взаимодействие X—X, формирующее поверхности Л„(Ь). Например, в определении масштабов величин Л„(к) для растворг оз с Ре—N (IV—1,2) или аУ—Н (и>=1,2,3,4) основную роль играет сильное межподрошв-точное "электрохимкмеское" "оттаткизакие"; при этом координаты точек Ь, в которых реализуются абсолютные (и относительные) минимумы этих функций, определяются конкуренцией внутриподрешеточных "электрохим^еского" и деформационного взаимодействий между атомами N или Н соответственно. В то же время для раствороа внедрения Н или С на октаэдрических междоузлиях ГПУ-Тс поведение функций Л„(Ь) (№=1,2) управляется деформационным взаимодействием между атомами Н или С.

Влияние деформационных эффектов на диффузное рассеянна излучений кгупоря-доченными растворами внедрения на основе ГПУ-Ме изучено в § 5. Так, сопостаяле-ние весьма разных изодиффузных кривых для случаев рассеяния нейтроноз упорядоченным раствором Н на октаэдрических междоузлиях Тс (рис. 9, а) и на тетраздри-ческих междоузлиях У (рис. 9, £) демонстрирует возможность идентификации (по картинам диффузного рассеяния) позиций атомов внедрения также в иных ГПУ-Л/е. Кроме того, можно подчеркнуть, что вид рассчитанных изод!-|ффузных кривых, предстаз-

Рис. 9. Изодиффузмые криаыв а плоскости £¡-^0 в пределах 1-й В2 ГПУ-кр^сталла с центром в начале'системы координат для случая рассеяния искаженными (но немалря;*бн-ными извне) растворами внедрения: о — ГЛУ-Тс—Н (при относительней концентрации Н, сн-<},05; 7'—298 К); 6— аУ—Н (сц-0,05; Г=300 К)

ленных на рис. 10, и, 8 частности, их особенность на направлении Д между точками Г

и A BZ ГПУ-Sc согласуется с картинами диффузного рассеяния нейтронов, полученными рядом французских, австрийских, английских и швейцарских экспериментаторов.

В § 6 с помощью результатов § 5 главы ¡1 и §§ 1, 3 главы V получены выражения для удельных (приходящихся на один атом) энергий, связанных со "сжатием" каждого ИЗ Лд- примесных ионов X, однородно и разномерно ьнедряе-мых в подрешетки октаэдрмческих (Д^-) или тетраздрическмх ) междоузлий ГПУ-кр.кл ¡шла Me. Численное оценивание этих величин при заданных экспериментальных концентационных зависимостях и c^cfux) осшаных периодов трансляции ГПУ-Afe, например, для Н о a-Zr при 298 К, показывает, что долина быть <0, т. е., по крайней мере, по этому вкладу в энергию внадрзния <!>■' (без учета АТрп; см. §5 гл. II) t-междоузлия являются пред-гхзчтителикей о-междоузлий d таком случае, что находится в соответствии с имеющимися экспериментальными денными о типа позиций, заполняемых атомами Н в a-Zr.

В § 7 дано статистическое описание дальнего порядка подсистемы атомов X на октаэдрических и/или тетраэдрических междоузлиях в бинарных растворах внедрения на основе ГПУ-Д/а Структуры фаз внедрения МеХсх анализируются в рамках метода СКВ. Tax, ограничиваясь лишь симметрийными соображениями, ко),зю найти звезды волновых секторов, определяющие симметрию соизмеримых упорядоченных структур, термодинамически устойчивых (з конечной области изменения внешних термодинамических параметров} относительно аггифазных сдвигов и, в частности, относительна образования длиннопсриюдических структур (периоды котср.ос из/^еняютск при изменении Т, Сх и т. д.) в макроскопически однородном сплааа внедрения. В качестве примера рассмотрены орментецизнно упорядочивающиеся (по к=0) структуры внедрения на оетаэдрических и/или тетраэдрических междоузлиях ГПУ-кристалла, а таю;«: (сравнительно простые) упорядочивающиеся по Ь/0 фазу (саерхструктуры) внедрения для растаороз. на оетаэдрических междоузлиях ГПУ-Л/а

В 5 8 в рамка;! конфигурационно» г-ядзла в приблтокснии СССП с гаюльзовалк-ем метода Q\B проьадеул стат|;сгик<,>-тер;.;оди;«.мж«з'.оа описаиио упорддочакаощих-ся бинарных рссгвороа внедрения t: усгаюзленм типы "жз:ютсчгАрлгурь-.;Е<" сеср«-структур внедрении, которые могут возникать о результате фазовых типа

6еспорпдок(или. поргдок)—гарядок и каиугорых из рассмотренных в § 3 главы V

- - ---- Л

■л :. -1 '**'•■'"•г7 ' - " > > г , у,,л :.-/■ .7. г' I

-ей. 1_и аи

Рис. 10. Изодиффузные кривые в плоскости ку^О в пределах 1-й В2 ГПУ-кристалла с центром а начале системы координат для случая рассеяния искаженным (но ненапря-женным извне) раствором внедрения ГПУ-Зс—О (с0^0,05; Г-303 К) .

систем. В конце § 0 указаны нмек>Щ1*еся экспериментааьные дшные по дальнему упорядо^нню атомов неметаллов о растворах сРе—N. аТ'—О, а2г—О, ГПУ-Тс—Н, аУ—Н(0) и аЗс— 0. Они подтверждают достоверность проведенных 9 § 3 ржметов.

Обсутздению результатоз глааы V посвящен § 9. Проведенные чясленнькз расчеты позволяют сопоставить деформационный и "электрохимический" вклады в "суммарную" энергию взаимодействия между атомами Егюдренил X (- >Ч,С,0,Н/0) в!тутри ГПУ-Ме (—1>Ре,а-Т1,и-2г,Тс,а-Ж,а-Ве,а-У,а-2с). В частности, атомное упорядочение в сплэ-ве «Ре—N навязывается сильным межподрешеточным "этгктрохнмичесчим" "отталы»-ванием", а тип дальнего порядка в этом сляазз определяется конкуренту гм внутрипод-решеточиых "электрохимического" "отталкивания" (с поправкой на конц-лтрэдюнную дисторсию ГПУ-решетки Ре) и деформационного "притяжения" между атснами N. Статистико-термодинамический анализ фазовых превращений 1-гаргрзичнсго ргдстаора сРе—N продемонстрировал, что отрицательные локальные минимумы (близкой глубины) в симмотрийиых точках Г, М, К 1-й В2 ГПУ-Ре на дисперсионных кривых для сг.з-

ктров матриц могут быть сопостазлены с (мета)стаб|'льными упорядочнсдю-

и^мися фазами внедрения типа г.-Ре-_нЧ, г.-РезМ (и дажа ¿¡-Ре^К), для которых в некоторых температурно-концеятрациснных областях наблюдаются соответствующие отражения на дифракционных картинах*. (Упорядочен;:а сплага сРе—N с формированием пространствемнозааисящего распределения атомов К, описызаемого трехлучевой звездой М в качества доминантной, может индуцировать орторомбическов искажение "ис-ходнопо" ГПУ-кристалла Ре, тем самым стимулируя структурное превращение типа спэ-щения в металлической подсистеме с образованием срторс мб ич зсхой фазы

Фазовые превращения в растворе ГПУ-Тс—Н управляются деформационным "притяжением" между внедренными на октаэдрическиа междоузлия атомами Н, причем, неравновесные переходы (типа атомного упорядочения) могут быть интерпретированы как промежуточный при распаде в подсистема внедрения. По-видимому, обнаруженная в системе Тс—Н ориентационно упорядоченная (по типу, изоструктурнсму фазе анти-ОЛг) структура" является метастабильной, а еа относительная "стабилыюсть", обусловленная "локальным" минимумом функции Л„(£) для концентрационной волны с

волновым вектором Ь=Ч) и "вектором поляризации" ^вероятно, обеспечена

(при низких Т) кинетическими факторами, обсуждаемыми в этом же параграфе.

Твердые растворы изотопов Н на тетраэдрччесхкх междоузлиях ГПУ-РЗМ (а-У, а-

' Wn'edt Н.А., Gokcen N.A, Nafziger R.H. The Fe-N (iron-nitrogen) system// Bull. Alloy Phase Diagrams.— 1987.— 8, N 4,— P. 355—377, 409—410.

" Нейтронографическое исследование структуры гидридов тахнгция/ В.П. Глазкоа, А.В. Иродова, В.А. Соменкоа, СШ. Шильштейн, 8.Е. Антх>«ея, Е.Г. Пои*то«с*ий// ФТТ.— 1934.—26, №11.— С 3261-3265.

&;, a-L.ii и др.) активно исследуются различными экспериментальными группами на протяжении последних 10 лет, однако, до сих пор не существует последовательного теоретического объяснения экспериментальных фактоз, например, по особенностям диффузного рассеяния нейтронов и аномалиям электросопротивления в этих системах. Из графика, приведенного на рис. 8, б, можно заключить, что в растворе аУ—Н происходит ориентационное упорядочение атомов Н, которое определяется доминированием межподрешеточного "электрохимического" "отталкивания" между ними. Кроме того, в § 3 выдвинута гипотеза о том, что обнаруженное экспериментально увеличение интенсив ности диффузного рассеяния нейтронов растворами ГПУ-А?е—О (Л/е^У,5зс) "в окрестности точки (0 0 4/3)" обратного пространства ГТСУ-ЛЛ?, по-видимому, определяется межатомными О—О корреляционными эффектами, а деформационные эффекты, индуцированные О в ГПУ-Ми, формируют детали изодиффузных контуров нелокализрваннога распределения интенсивности (см., например, рис. 10 для аЭс—□).

В заключительном разделе на основании выполненных исследований выделены следующие основные новые результаты и выводы:

1. Проведен симметрийный анализ матриц энергий и векторов сил эффективных парных взаимодействий атомов внедрения в кристаллах с моноионным базисом. Этот анализ позволил впервые определить аналитически собственные значения и собственные векторы матриц фурье-компонент энергий такого взаимодействия между атомами на октаэдрических или тетраэдрических междоузлиях ГПУ-кристалла для всех симметрийных точек и направлений, а также некоторых (т, р, б и б') плоскостей б его 1-й зоне Бриллюэна.

2. Определено, что "поляризации" флуктуационных волн концентрации внедренных атомов на двух октаэдрических или четырех тетраэдрических подрешетках междоузлий ГПУ-кристалла не зависят от энергетических параметров эффективных парных межатомных взаимодействий для всех симметрийных точек, соответственно всех или только двух (Т" и 7) направлений симметрии, а в случае октаэдрических междоузлий — и для некоторых (т, р, 6 и 6') плоскостей симметрии в 1-й зоне Бриллюэна ГПУ-решетки узлов.

3.. Разработана полуфеноменологическая схема вычисления микроскопических (энергетических и силовых) параметров деформационного и "электрохимического" взаимодействий, а также энергий внедрения атомов в отаэдрических или тетраэдрических междоузлиях ГПУ-металла с учетом нецентрального характера (короткодействующего) парного взаимодействия внедренных атомов с его ионами.

4. Впервые численно продемонстрировано, что (в отличие от фурье-компонент анергий короткодействующего "электрохимического" взаимодействия внедренных атомов) да-чщ вблизи центра зоны Бриллюэна изоэнергегтичесхиз поверхности фурье-компонент для дальнодейств/ющего деформационного взаимодействия атомов внедрения в ГЦК-, ОЦК- или ГПУ-металле не лзляются сферами, а сами эти фурье-ком-

поненты неаналитич^ы з центре зоны Бриллюэна и имеют о нем разрыв 1-го. рода.

5. Показано, что "электрохимическое" и деформационное взаимодействия между атомами внедрения на сктаэдрических междоузлиях в ГЦК-металле не компенсируются взаимно, по крайней мере, уже за 1-ой междоузельной координационной сферой, причем, энергия их деформационного взаимодействия оказывается сложной, немонотонно убывающей функцией дискретного межатомного расстояния.

6. Продемонстрировано, что "электрохимическое" взаимодействие атомов, внедренных в октаэдрические междоузлия СЦК-металла, может доминировать над деформационным взаимодействием между такими атомами вплоть до 3-й междоузельной координационной сферы, обеспечизал "блокирование" ближайшего и следующего за ним ме.-хдоузлий вокруг выделенного в качестве центрального.

7. Установлено, что абсолютное значение полной энергии деформационного "притяжения" одного выделенного атома Н или С со всеми остальными на октаэдрических междоузлиях ГПУ-Тс может заметно (даже на порядок) прегышать соответствующую величину "электрохимического" взаимодействия между ними.

8. Обнаружена возможность существенного изменения (в несколько р.'о) значений фурье-компонент энергий деформационного взаимодействуя атомов, внедренных в октаэдрические междоузлия СЦК-, ГЦК- или ГПУ-металла, при повышении температуры зплоть до окрестности точки его превращения в другую модифякг^ю.

9. На примере ориентационно упорядоченной нестехиометрической фазы внедрения типа сТ-Ре^М} (с малой степенью тетрагональности ОЦТ-Ре) продемонстрировано, что сверхструктурные отражения могут быть двух видов: с интенсизностя-ми, зависящими от температуры и практически не зависящими от нее.

10. Установлено, что даже для максимально упорядоченных (при дайной концентрации) растворов внедрения зависимость интенсивности некоторых сверхструктурных отражений от температуры может бьпгь немонотонной и определяться температурной зависимостью неоднородных статических смещений ионов металла (под действием неметаллических атомов), которая обусловлена эффектами теплового расширения, нулевых колебаний и особенностей на фононных дисперсионных кризых.

11. Показано, что отрицательные локальные минимумы близкой глубины а точках обратного пространства типа (1/3 1/3 0), (1/2 0 0) и (ООО) на дислерсионпых кризых для спектров матриц фурье-компонент энергий "суммарного" взаимодействия между атомами N в ГПУ-Ре могут быть сопоставлены с упорядочивающим;*^? фазами внедрения типа е-Рез!М, е-Ге^ (и даже ¿¡-Ре^М), для которых в определенных температурно-концентрационных областях наблюдаются соответствующие отражения на дифракционных ><артинах.

12. Предсказано, что (парамагнитный) М-аустенит в отсутствие внешних нагряж&ний склонен к образованию нестехиометрической фазы типа которая изо-структурна тетрагональному нитриду Ы'^Ы// и характеризуется сзерхструкгурными

рефлексамк не только в точках (0 0 1), но одновременно также в точках (1 0 1/2) обратного пространства ГЦК-решетки узлов, в отличие от сверхструктуры (ферромагнитного) нитрида y'-Fe4N, изоморфного кубическому нитриду N14N/.

13. Теоретически установлено, что растворы ГПУ-Y—Н и ГПУ-Sc-—О склонны к короткопериодиому дальнему (ориентационному) порядку в условиях развитого ближнего упорядочения во взаимном расположении атомов изотопов Н с тетра-эдрической координацией из-за их "электрохимического" "отталкивания".

14. Впервые численно построены картины распределения интенсивности диффузного рассеяна излучения (как вблизи, так и вдали от "узлов" в обратном пространстве) (^упорядоченным раствором si-кздрения неметалла на октаэдрических или тетраэдриче-ских мехсдоузлиях в плотноупакованном металле с учетом статических смещений его ионов из узлов решетки, а также деформационного и "электрохимического" взаимодействий мезкду внедренными атомами.

15. Показано, что экспериментально обнаруженное увеличение интенсивности диффузного рассеяния нейтронов раствором ГПУ-Sc—D "в окрестности точки (О 0 4/3)" обратного пространства, по-видимому, определяется межатомными О—О корреляционными эффектами, а неоднородные деформационные эффекты, индуцированные D в ГПУ-Sc, формируют детали изодиффузных контуров нелокализо-ванного распределения интенсивности.

Полученные в процессе исследований по теме диссертации основные научные результаты отражены в следующих работах, опубликованных с научной печати:

1. Татаренко В.А., Цинман К.Л. Полуэмпирический анализ межатомных взаимодействий в И30структу|ха1х сплавах внедрения y-Fe-N и ГЦК-Nt-iN// Металлофизика. — 1932. — 14, №10. — С 14—30. W, Phys. Metals (USA).— 1993. — 12, N 10. — P. 1043-1066.

2. Молодкин B.5., Татаренко В.А., Цинман К.Л. Высокотемпературньщ особенности распределения интенсивности диффузного рассеяния излучения твердыми растворами внедрения на основе ГЦК-металлов// Металлофизика. — 1992. — 14, № 10. — С 42-53. id., Phys. Metals (USA). — 1993. — 12,14 10. — P. 1072—1084.

3. Tatarenko V.A., Tcynman GL Effects of strain-induced and "electrochemical" interatomic interactions on formation thermodynamics of N-containing ordered interstitial phases based on h.c.p. Fe// High Nitrogen Steels "HNS 93": Proc. of the 3rd Intern. Conf., Kiev, 14—16 Sept., 1993/ Eds. V.G. Gavriljuk, V.M.- Nadutov. — Kiev: Inst for Metal Physics, 1993. — Part 1. — P. 127—130.

4. Молоркин В.Б., Татаренко B.A., Цинман К.Л. Влияние температурной заснсимости статических смещений металлических ионов на дифракционные эффекты в упорядоченной нестехиометрической фазе внедр-ьнмя на основе ОЦК-металла// Металлофизика.— 1993,— 15, т. — С 26—40. И., Phys. Meta!s (USA).— 1SS4.— 13, N 9.

5. Tatarenko V.A., Tsynman C.L. Strain-induced effects in the long-range and siert-fEnga atomic ordering of H isotopes v.itivn HCP rrj-e-carth metals// Z. Kristailoor.— 1S94. — 209, Suppl. Issue N 8.— P. 714.

6. MolodKin V.B., Tatarenko V.A., Tsynmen C.L Higlrtempcrature peculiarities of the intefisity distribution for the diffusa scattering of elsctrons by weak interstitial solid

solutions with cubic or tetragonal symmetries// Electron Microscopy 92. "EUREM 02": Proc. of the 10th Eur. Congr. on Electron Microscopy, Granada, 7—11 Sept., 1992/ Eds. A. Riot=, J.M. Arias, L. Megias—Megias, A. Lopez-Galindo. — Gra-wda: Universidad da Granada, 1992. — Vol. 1: General. — P. 195—196.

7. Nadutov V.M., Tatarenko V.A., Tsynman C.L. Interatomic interaction end structure of phases in f.c.c. Fe-N and Fe-C a'loys// High Nitrogen Steels "HNS 93": Pres. of the 3rd Intern. Conf., Kiev, 14—16 Sept., 1993/ Eds. V.G. Guvriljuk, V.M. Nedutov.— Kiev: Inst, for Metal Physics, 1993. — Part 1. — P. 106—113.

0. Надутоз B.M., Татаренн.о B.A., Цинман I(.Л. Статистико-термодинзмический анализ структурных фазовых превращений типа беспорлдсх-порядок в сплаве ГЦK-Fe-K// Металлофизика.— 1932.— 14, №11.— С --12—61. id, Phys. Metals (USA).— 1993.— 12, N 11,—P. 1170—1189.

9. Татарсн:со B.A., Цинман К.Л. Деформацяонки;а и "блокирующие" эффекты в статистической термодинамике "ориентационко" упорядочивающихся твердых расгзороз внедрения// Физика реальных кристаллов: Сб. науч. тр./ Отв. ред. В.Г. Бараяхтар.— Киом: Наук, думка, 1992.— С 244—270.

10.Nadutov V., Tatarenko V., Tsynman С Interatomic interaction and jtruotural plwasa transformation of ordar-dioorder-typo in f.c.c, Fe—N alloy// Зтсс.-ът конф. г,о высокоэзотистым сталям, Киев, 21—23 апр. 1992 г.: Доклады II комф./ Ред. 8.Г. Гаврилкж. — Ки*в: ИМ© АН Украины, 1992. — Ч. 2. — С. 36—41.

11.Naddtov V.M., Tatarenko V.A., Tsynman CL. N—N interaction an its role in formation of ordtred structures in b.c.t. Fe-N alloy//' High N'itrog=n Steels "HiN3 93": "ruo of the 3rd Intern. Conf., Kiev, 14—16 Sept., 1993/ Eds. V.G. Gavriljuk, V.M.-Ncdutov. — Kiev: Inst, for Metal Physics, 1993. — Pa-t 1. — P. 114—120.

12.Татаренко B.A., Цинман К.Л. Де^зсрма^^ионное fj взаимодействие и эффекты "блокирования" атомоз N в Fe—Ы-аустените//Теэисы докладов V Всесоюэ. совещания "Структура и свойства немагнитных сталей". Свердловск, 11—15 мгрта, 1991 г.— Ссердлсзск: ИФМ УрО АН СССР, 1991. — С. 30.

. 13.Татаренко В.А., Цинман К.Л. Деформационное взаимодействие и эффекты "блокирования" атомов N з Fe—N-аустените и Fe—N-мартенсите// Тезисы докладов Всесоюз. конф. "Мартенситные превращения в твердом теле" ("Мартенсит-91"), Косоа, 7—11 окт. 1591 г.— Киев: ИМФ АН Украины, 1991. — С. 61.

14.Tatarenko V.A., Tsynman CL. Orientationally ordered structures and superstructures of non-stoichiametric interstitial phases of the Fe-N system with cubic, tetragonal or hexagonal symmetries// Book of Abstracts of the 13th Eur. Crystallocr. Meeting "ECM-13", Ljubljana—Trieste, 26—30 Aug., 1991. — Ljubljana: Univerza Edvarda Karcfclja, 1991. — P. 266.

15.Tatarenko V.A., Tsynman CL. Strain-induced and "blocking" effects in thermodynamics for structural transformations of transition metal nitrides// Abstracts of the Int. Conf. on tlie Physics of Transition Metals "ICPTM'92", Darmstadt, 20—24 July, 1992. — Darmstadt Techr.ische Hochschule, 1992. — P. 123.

16.Tatarenko V.A., Tsynman C.L. Superstructures of non-stoichiom^tric interstitial piiat-^з in systems Ni-M and Fe-N with cubic, tetragonal or hexagonJ symmetries// Bock of Abstracts of t!>s 14th Eur. Crystallogr. Meeting "ECM-14", Ensdiede, 2—7 Aixj., 1992. — Amsterdam: Univ. Amsterdam, 1992. — P. 432.

17.Mo!odkin V.B., Tatarenko V.A., Tsynman CL An influence of tempera ture-dept^.defit static Fe-iontc displacements on difraction by the N-containing b.c.c.-Fe ordered interstitial phases// Acta Crystallogr. A.— 1993.— 49, Suppi.— P. 341-342.

- se-"

lsymnan C.L. Strain-induced effects in energy characteristics for non-stoicbiomet.ric phases of interstitial solid solutions.

The dissertation is presented in order to be issued the kandidate degree of physico-mathemstical sciences according to the speciality 01.04.07 (solid state physics), Institute for Metal Physics, National Academy of Sciences of the Ukraiue, Kiyev, 1994. Four defended scientific thesiscs are formulated on the basis of 17 published scientific works. The semiphenctnenolcgical model of interatomic interactions within interstitial solid solutions based on fee-, bcc(bct)- or hep metais is extended. The calculated energy parameters are applied in the statistical-thermodynnniic analysis of the ordering (decomposing) interstitial solid solutions as well as in the study of peculiarities of the radiation scattering by such (distorted) solutions. E. g., it is shown that: a) the thermodynamics of the orientational ordering and correlations of the tetrahedral-interetiti-al H/D-atoms arrangement in hep rare-earth metals is governed by their "electrochemical" "repulsion", and peculiarities of the diffuse neutron scattering by such solutions are controlled by both this "repulsion" and H/D-induced distortion effects; b) the module of the total energy of strain-induced "attraction" and the corresponding quantity of "electrochemical" "repulsion" between one chosen N (or C) atom and a rest of them on the octahedral interstices of fee Fe-group metal are of the same order of magnitude, and the former may exceed substantially the last for H atoms.

Цплиап К.Л. Деформационные эффекты в энергетических характеристиках пестсхиомстрических фаа твердых растворов внедрения.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фютпсо-матемапгческих наук по специальности 01.04.07 — физика твердого тела, Институт металлофизики НАН Украины, Киев, 1994.

Защищаются 4 научных положения, сформулированные на основе 17 опубл{псо-вашгых научных работ, в которых развита полуфеноменологическая модель взаимодействий атомов внедрения в их твердых растворах на основе ГЦК-, ОЦК(ОЦТ)- или ГТ1У-металлов. Рассчитанные энергетические параметры применяются в статистической термодинамике упорядо'швающяхея (распадающихся) растворов внедрения и для изучения особенностей рассеяния излучений такими (искажепнымп) растворами. Например, было показано, что: а) термодинамика ориентацконного упорядочения и корреляционных эффектов в размещении атомов изотопов Н на тетраэдрических междоузлиях в ГПУ-РЗМ управляется их "электрохимическим" "отталкиванием", а характерные особенности диффузного рассеяния нейтронов такими растворами контролируются как этим "электрохимическим" "отталкиванием", так и деформационными эффектами, индуцированными изотопами Н; б) абсолютное значение полной энергии деформационного "притяжения" одного выделенного атома N (шш С) со всеми остальными на оетаэдрических междоузлиях ГЦК-мегалла группы Fe сравнимо по порядку с соответствующей величиной "электрохимического" "отталкивания" между ними, а д;1я атомов Н может заметно превышать ее.

Клвдчощ слова:

тверд и и резчин проникиення, фаза проникиеиня, HCCTexiobiorpin, статичт вшщккнн атомт, деформадЬ'ша мЬг.ьтомна взасмодш, "електрох!М1ЧНа" ьп.чс.п томна' ваасмодш, двльтй" порядок, блюдши порядок, дкфузно ро^едяшш внпромшювашш.