Экспериментальные исследования равновесия жидкость-жидкость в металлических и полупроводниковых расплавах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

КШВСЬКИй УН1ВЕРСИТЕТ ¡меж ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

РГ6 од

13 ШОН 1995

На правах рукопису

ПЛЕВАЧУК fOpiií Олександрович

УДК 532.537

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН! Д0СЛ1ДЖЕННЯ Р1ВН0ВАГИ Р1ДИНА—Р1ДИНА В МЕТАЛЕВИХ ТА НАП1ВПР0В1ДНИК0ВИХ РОЗПЛАВАХ

01.04.14 — теплоф1зика i молекулярна ф1зика

Автореферат дисертаци на здобуття наукового ступеня кандидата ф13ико-математичних наук

JlbEÎB — 1995

Робота вшсояана в 1пстигут1 прикладно! ф1зики Льв! вського державного ynlворситету imohi 1вана франка.

Науковий консультант: доатор ф! вияо-мотокштичнка наук профеоор Савидышй B.I1.

Науковий кар! шик: кандидат ф!вино-математнчних наук Соколовоысий БЛ.

oiiuißai опонентм: доктор ф1 экио-матвкатичних Еаук,

отерший науковий сшвроб1тннк АЛБ0Х1Н О.Д. кандидат ф!эико-матвматичЕИк наук старший науковий cni upoöl тник ВЛАСЕНКО Л. 6.

Пров!дна орган1оац1я> 1НОТИГУТ ф1 ВИКИ КОПД0НСО1ШШ1Г 0И0Т6Ы

HAH Укра1цв <М.ЛЬВ1В)

Заяиот в] дбудетьоя " ^^ Т99К року о /у год, на ва-

С1ДВЕН1 Спвц1ал1 во ваш I БадиД .01.01.26 по захисту дисортац! й на едобуття паукового отупокя кандидата ф! вико-матвматичвих наук при КиЛвоькоыу ун1ввроитвт1 т. Тарасе Еавчвшш во адреоою: 252022, Kjüb-22, МСП, проспаст Глускава „6, физичний факультет КиТаоысого yjiiвероитету im. Тараса Шевчвика, вуд.'Е^О

3 диаертащсю иокна оэяайэмигиоь у Кауков!й öl Ö.H отещ Ки1 воького ув!вероитету 1Ы.Торзоо Шавчанка.

Автореферат роз! сдано " " • - '_1995р.

СчвшИ спратар . Ся«ц| ол1 тж»ио1 Гая» , <жтор $1 эдко-матамати-ишх наук " ТюПЕРИКО Л. В.

(

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОШГИ Актуальн<сть ровоти. ПрОТЯПЖ 0СТЭ1Ш1Х рОМВ буВ ДОСЯГЕ ГИЙ

зяачний прогрвс в розум1нт природа феэових перехода в та кригич-них явга, в однокомпонентних та подв! йних д! влектричних р1 долгах. Повед! яка властивостей цих об'еямв У критичн!й облает! визаачает ься. за означениям, Iовнов Шдсистемою. В той же час об'екти, да суттеву роль в оюми критично! точки в1д1грае елэктрониа шд- ' сиотема, а особливо елвктропров!да! системи 31 складам енерге-твчним спектром електрон!в, вивчет мало. Цэ зумовлего, в першу чаргу, екстремальяюш термоданам! чнимим умовами (висок! температуря ! тиски) проведения в!дпов1дних експерииввПв.

Дня доел! джень таких елвктропров!дких р!дин дофл^во вико-ристовувати об'екти, елоктроф! оичш влвстивост! шшх залеажть в!д эовяига/х ториодннэк! чютх пвраиетргв 1 тштво змятгься при зм1н1 окремих з них. Щм. був зуиовяеяий вибтррозшвв1в з обмевевою розчишпстю компонент! в, ф характаризуггься р!зним типом мигтастинвово! взаемодП, а с&мв - матвлевих та вашвпро-в! дникових розялав1в.

Системи метал-халысоген - добр! модели! об'скти для доел! джання критично! облает!, до розоаруваняя р!диа супроводжу-етьсп электропилы переходам метад-кекэтал. Щодо подв!йних кета~'~ левих систем, то електроф!зичн! шгастивост! розанрованих р!дин оуттвво но в! др! зняигься. 3 огляду вв цэ, вкбран! нами для доопдхення розплави системи рь-<з» - зручи! об'екти для глибпюго вивчеяня вштву елвлтронво! тв 1онво1 лдсистем на повед! нку р!-дин в о кол! критично! точки р! дива-р!дина.

Кр! м того, висояотвмпературт вксперкмвнгк дазволяпгь угоч-вити I доповниги, а для деяких систем вперша тбудувати о врем! д!.1явки д!атрам стену.

Мата родоти. Експерименталыт досл!дати особливост! р!вноваги р1дана-р!дина у металевих 1 ваш впров! дниковгос газдв! йних розшга-пах з обмэкепою розчиннютп кошюнентгв, ща хврактеризуюгься р! зним типом дошнухло! м!жчастинково1 взаемод!1. Для цього, ви-користовуючи орип вальву методику висоютемпературних дослцдань 220СК):

- досл!дири швед!вху елвктропров!даост! та термо е.р.о. при зм1-шувакн! та розшаруванн! сплав! в з обмехевос розчиннт ств

компонент!в;

- побудувати ! проааал! зувати крив! р! вноваги р1дина-р1дана;

, - оцлиги значения критичних гокааишив 1 критичних амшитуд параметра порядку;

- проанал!зувати родь еавкгровао1 та юнно1 шдсистем у формуван-н< критичноI обдаст! р1 вноваги р1 дина-р1 дина.

Науг.ова новизна роботи. В дисертащ ЙЯ1Й робот! ВПврВв:

- в середовшц I нертшго газу Шд тискан да 5*Ю7Па проведен! вим! рювання темяературних залежюсгей вдакгропров! дност1 розплав1в 1п-т». хп-5в, рь-ва в обяаст! обнажено! розчинваст! компонент! в ю висом вим! ржвально! кок1рхи;

- побудована крива р!вноваги р! дина-р!дина на д!аграш стану системи т-ав ] визначен! критича! параметри - температура I концентрат я; уточнен! полокання кривда р! вноваги р1дина-р! диез систем т-т». ръ-в» та координати 1хшх критичних точок; в системах 1п-те. 1п-&» виявледа в! дошланвя д! аматр! в кривих розаарування в!д "прямолшвтго закону";

- оц! неш значения критичного показана А 1 критично! ампл1 туда Во системи рь-6», а такох показник! в <*.(* ! амшитуд А,, Во систем 1п-тв. 1п-ав;

- проведен! досл1 дження температурно-часових залежностой проца- , с1в гомоген! зацг I розшютв рюних концентрат й; проведено якюниЯ мадалший анал!з процвсу гошген1защ1 з точки гору енергетичних затрат на парен!щення центру мае системи;

- проавал! говане за лежи! сть значень критичних параметр! в ! форми крипих сп! В1 снування в!д типу м! ячастиаково! взаемод!!.

• Практична значения роботи.

- Крив! р!вноваги р1дина-р!дина на даеграмахстану систем хп-Те. 1п-а». рь-ба та в1даов!да1 параметри критичних точок, визначен! в ро<Зот1, напгь 1нфор«ащйно-дов1дковий характер.

- Результаты ощнки критичних амшитуд с Важливими для далывого розвотку теорП критичних .явищ а огляду на складн1сть 1хнього теоретичного розрахунку.

.-' Експериментально досл!джеш звконошрноот! можуть бути вико-ристан! при розробщ технолог! й отрицания перспективпих дргбно-деиереша СШШВ1В в низышм коеф!тентом тертя.

•М Да' здхчет анносятьев наступи! осноан! положения;

■ I .Тривал! стЬ гом6гвн!защ1 годе1йних систем з розшаруванням

in-тв. in-se. рь-gjl суттево залегать в!д сшвв1двшепня компонент! в I е максимальною в розплавах кригичнкх концентрат ь.

2.Електроф!зичн1 властивост! доел!давних розплав!в корелкють з фазовим пероходам-розшзруванняи, а саме - однозначно в!добра-¡еаигь трансформат о проф!лю концентрацП комновенпв; в системах иетал-халышген нроцэс розяарування супроводхусться елек-тронниы переходом метал-неметал.

3. Як ! с но -по р ! внялышй анал!з форм кривих ргвноваги р!дина-р!дина та параметр! в нритичних точок двокомпонентних систем з обмеже-ною розчинн!ста компонент!в, ср харэктеризуоться р!зним диапазоном зм1ни електроф!зичних властивостей сп!в1 снушиХ фаз.

АпробаЩя роботн. ООНОБШ рвЗуЛЬТЗТИ ДОСЛ! джень ДОГОБ1 дались I обговорхвались на: науково-техн! чному сем!нар1 "Влитий порядок в металлических расплавах к структурно чувствительные свойства вблизи границ устойчивости фаз" <Льв!в, 1988); 7 Всесогон1й I 8 Всерос!йськ1й копференщях з будрви I властивостей металевих ! вшакових разплав!в (Чвляб!нськ, Вэс!я,1990; Екатеринбург, Вэс!я, 1994); шкнародшй конференцП з пигань атошо1 енергетики (Карлсруе, ФРН, 1992); укра 1нс ько -французышму симпоз1ум! "Конденсована речовина: наука та 1ндустр1я" (Льв1в, 1993); mix-пародн1й конференцП "Ф1зшш в УкрзШ" (Ки1в, 1993); перш!;Т м! жнародшй конференцП "Конструкт йн! та функщональн! матер! али" (Льв1в, 1993); нерш!й Укра1нськ!Й конференцП "Структура I ф!зичн! влг-тивост1 невпорядкованих систем" (Льв!в, 1933);.2 конференц!1 з ф1зшси рхдкого стану (Флоренщя, 1тал1я, 1993); 8 м! жнародн! й конференцП з xîmiI високотемпературннх матер! ал! в (В!день, Австр!я, 1994).

Публ! кац! i. Основн! результати дисертацП висв!тлен! в 10 роботах, перел!к яких наведено в мнщ автореферату.

Особистий внесок автора. АВТОр бра В уЧЗСТЬ У ПООТ8НОВЦ! Задач! , проведена! bcîx експериментальних роб!т, створенн! програмного интерфейсу "вим1ргаальний комплекс - ibm pc/at-. Автором розроб-лено пакет розрахункових про гран для компьютерно! обробки ^фор-чащ I ; побудовано фазов! дцаграми; проведена ютерпретащя отри-«аних результат!в.

Структура та об'сн^ роботи.

Цисертащя сктадзсться з вступу, чотирьох роздшв та висновк!в, 50 приведен! основн! результати роботи. Дисертац!я м!стигь 145

стор!нок машинописного тексту, вкяшаючи 40 рис уши в. Список цитованаХ Л1тератури складае 127 найменувань.

КОРОТКИЙ 8ШСТ РОБОТИ У вступ! обгрунтовано актуалыпсть тематики проведених др-сл!дхень, показано наукову новизну 1 практичну щннють роботи, сформульовано положения, щр вишсяться на захист, висв!тлено об' см та структуру робота.

у периюну оглядрвому роздш розгдянут! сучасн! уявлення про природу критичного стану, осшвв! ШЛ0Х8ПНЯ класично1 теор; I фазових пароход! в 1 меж! II ааотосовшст! при досл1даешп р!вно-ваги р1дина-р1днна. Заэначена, ,вр для воректпого застосування теорИ при опис! кригично1 точки необх1даий адекватний виб! р параметра порядау. чт Бушвлений I в!дшв!дний виб!р термодина-шчних величин»

Розглянута теор1я середнього поля I основш ш кроскаш чн! подал! фазових переход! в та 1хшй 1 вокарф1 зм. Грувтухяись па ос-вовних положениях фяукгу&ц! йео! теор! I критичного стану, показано, щр на в! дм! ну в!д цвредбачень класично! теорИ (злдно з яков крива двофазно! р!вноваги в. паркому набликенн! е квадратичное параболою), ссиштготичн! залеяност! ф!зичних величин поблизу крит№0101 точки шить неанал!тичний характер 1 визначатеься кри-тичпка! гоказниками та ампл! туда ми.

В розд! л! зроблено огляд основши експершэнтальних дрсл!д-хень елоктропров! дшгс систем о обнажено» розчиши стю компонент! в у критичн1й облает! двофазно! р! всоваги, як!, на в1 да! ну в1д д!-влектртша розплатв з розтаруватяи, доамдетш значно мэние. Акцептовано увагу на ун! версальносп повед1шш об'кпв досл!д-хень у критичшй облает! I, в1дпов1дно, близьяих значениях 1хн!х сритичних гоказншиз.

у другому розд!л! описана експериивнтальнз методика високо-температурних досл!дгеяь розшшв!в з обмехеною розчиашетю компонент! в. Проанал! зоваа! шгодичн! ■ трудаоц!, пр виникавгь при робот! з х1м1чно аграсивними розпдавами, дано обгрунтування вк-бору конструкщйних катер!ал!в, еяспериментальво! техниси I за-стосованих методик. Валику увагу прид!лвю специфш синтезу зразк1в 1 заговпешш ниш есперкыантальта ком!рок. Синтез про-БОДИВСЯ. ЖДЯХОМ ПрЯМОГО СШШВЛХВаННЯ БИХ1ДНИХ компонент!в чисто-, "ою ве шиш, ШХ 99.999* у попередньо в!дкачацих I запаяних

кварцевих ампулах. Температурно-часовиЯ режш синтезу вибирявся залежно в1д !ндив! дуальних властивостей об'екпв. Тривал! сть синтезу становила 12+16 год.

Описан! камера високош тиску, а такоя в им! ргаальпий комплекс для отртшшш даних з елоетропров!дасст! (похибка < !.&'.) 1 термо е.р.с.(похибка s електротшх рознпав!в з розяаруванням в широкому температурному 1нтервал1 шд тискам.

* Для запоб!гання закипашго .юттик компонелмв зразка (збе-реЕвння стех! окетр! I ) п!д час вксперккени э у камер! Шдтриму-вався створенкй ,за допокогоп методу тершкошрес! I надлшковиЯ тиск (до ~5><ю7Па). Для забезпечоння однор!дкого температурного поля вздова вкшртэлыю! шшрки, тобто зведеивя до ншмуму юнвокц! 1 аргону, винористовзвався трисокщйний нало1верц1йний нагр!вач з розмщеним всередин! масивним ta дним "контейнером-термостатом" ,в робоч1й пороишн! якого при монтаж! в камер! роз-таповувалась ком!рка з! зразком.

Для вишргаання електропров1даост1 о(Т) î термо е.р.с. s(T) виготовлялись (з врахуванням формал! зму Нав'е-Стокса) багатозон-н1 ком! рки з Штриду бору з впресовапими граф! товюш электродами, îhp забезпечували в!дносно високу точя! сть визначення о-(Т) 1 s(T) як гомогенного розплаву, так 1 розверованих по висот! фаз piдких сплав!в з обмежевои розчишпстю компонент!в.

Bel вим!ри виконэш на автоматгаовавому комплекс!. Для визначення <?Г) стабшзований струм (63Гц) пропускався через ниж-п!й I верхи!й електроди i зам!ршались спада напрут vu aïs р!з-кими парами потенщальши елактрод!в i.J (i,j=i.2.3.,.. j ). Елентропров!дн!сть <?<Т) розраховувалась наступим чинам: Вим1рэ-ваш напруги в кохному випадку мояна записати у вигляд! :

Utj=a-»I Ku * Ut + Uj + U0 (I)

j.q а - пунане значения елактропров!даост! ; Ki, -

1'сокетричн1 фактори Komi рок, визначеш при 1хньому таруванн! за ртуттю I водпим розчином Haci; и0-паразитний сигнал вим1ризаль-кого приладу, ц. (ц,=и, при i=j> - пэразитний сипюл-наведення в олеятркчному кол! "I- зонд - прилад". В результат! вишршання mix р1зними парами електродю i.j складасться система piв-¡шнь типу (I), щэ дозволяс анал!тично вилучити наведення при об-шелонн! » гомогенного розплаву I врахуватн Ix при обчисленнх о-.мзшарованих фаз за окрв)дами piвеяниям» типу (I). Вэвяиве зна-

чення в! д! грае контроль sa оддар1дтстю температурного шля, для чого використовувалась спещ ально виготовлэна 1 bi дкал! брована п'ятигочкова диференщальна термопара ПР-6/ПР-30.

Дня назначения терма е.р.с. вишрхвалиоь спади напрут tus парами !дентичних термоолектродав I виконувались в1дом! розра-хунки. Пзниця температур по висот! .ком1рки не перевшцувала I5K. треп я роэди присвячений доел! дженням електроф! зичних властивостей розшгав1в in-тв. in-se, рь-вл в концэнтрац!Яшму д!апазо-н1 обмежеЕо1 розчиниост! кошоненпв. Проведен! досл!дгення процесс гомоген!защI систем з розшаруванням (необидна умова для коректних електроф! зичних доел! даень) ввявили залвжшсть часу змипування компонент!в в!д концентрацП. Найдрвше гомогешзугоь-ся зразки кригичних та б! лякригичних концентрат й. Ивидк! сть го-ыогеш зац1 I в!д тешюратури практично не залазить.

Осглдьеи одним з вахливих фактор!в, шр вплиааигь на процес гомоген! защ I, с вялив грав!тащ Иного поля - в робоп проведено як! снкЯ коделышй внал!з йроцесу гомоген! зац! I з точки зору ене-ргетичних затрат на перем!щапня центру мае системи. В1дзначено корелящю Mis часом гомогошзащI та енерПею, затраченою па цей процве. Встановлено, шр повна гомоген! защ я розплав! в in-Te. in-se досягасться шеля 1зотерм1чного в!дпалу &-I0 годин при Т=120СК; Кр!м того, вдалося добитись повно1 гомоген!защI роз-, плав!в системи рь-g» счас в!дпалу -48год). Швидачсть кваз!статичного охолодхекня не перевищувала 10*15К/год.

Вим!ршання еледтропров! дпост! розплав! в in-тв та in-s® проводились в концентрат Иному д!апазош 1+ЗЗат.и Tees®}. В!д-значена принцишва в1ды!нн!сть залезаюстей с(Т) розплав!в з роз-шаруванням in-т®. in-s» в!д типово ыетал1чно1 новед!нки с(Т) р1дкого in j в1д залажностей с(Т) розплав!в стехюмэтричного складу 1пгТе i in2se, шр збарШаигь у р!дкому стан! нап!впров!д-ннков! властивост!. Для отриманих усереднених кривих <»(Т)> характера! високотемпературш д!лянки дшйзо! залехност! <с(Т)>, де електропров!дн!сть визначаеться концентрат ею халькогону; об-ласп р!зкоХ зм1ни <°ЧТ)> ; д! ляшеи плавного змецшення <«(Т)>. характера! для переходу мэтал-неметал.

При доел! джонн!. сплав! в з розшаруванням особлпве значения иав auaaia профит електроф!зичних властивостей. Як видно .3 у .вксокотемпературнгя облает! ^(Т) (i - нонер вони) ус!г

зон сшвпадакть з <<*(Т)>. в результат! охолоджэння ннжче температуря розшарування однор1Дна р!дша розд!ляеться на дв!. Г результат! дИ сил грав!тащ! густ!шэ, збагачена 1п, зосереджуеть-ся в гоосн!й частин1 ком! рки, а збагачена хвлькогеном - у верх-нгй. На експвршент! цв в!добрагено як розгалуження кривих <^.(Т) (риаЛ); «^(Т) - ел9кгропров!дшсть нижньо1 р!дини, пр зростас при годальшому зншсенн! температури за рахунок збагачення 1п, а с3(Т) 1 о4(Т) однаково зменшуюгься при охолодженн! за рахунок зростання концентратI 1алысогену. Сп!впад!ння значень <»а(Т} I <?4(Т) вказуе на однор!днють властивостей I концентрат! в межах кожпо1 !з епшснувчих фаз. Еяектропров!дшсть зони, пр мютить границ» розд!лу фаз <?2(Т), под!бно до <<*(?)> формуеться в результат! як тешературно-концентрац! йних зм!в <*(Т) спшснувчих р1 дин, так I перем!щення границ! розд!лу фаз. Цроанал! зувавшк особливост! проф! л! в властивостей розшгав!в р!зних концентращй эв 1 те констатовано, пр низькотемпературн! в!др!зки кривих <\(Т) верхньо! ! нижньо! груп зон вс!х досл!джених 61нарких розплав!в кожно! системи перекривапгься I практично в усьому температурному ютервал! нагсладаюгься на залежност! о-(Т) сш в! снуючих розша-рованих фаз розплав!в, щр нгстять 19+20ат.н халысогену.

йк! СНО под! бНИЙ вигляд мэють аналог! ЧН! крив! рь-<За, шо розшаровуюгься на дв! металев! фази срис.2>. Вим!рювзння елок-тропров!дност! розплав!в рь-6* проведен! в усьому концентращй-,' ному диапазон! в!д рь^в»^ до Рь„Олая з !нтервалом 5ат.х. та-з кроком 1ат* в о ко л! критично! точки. У високотемпературш й облает! вице криво! розшарування електропров! да! сть гомоген! зованих розшшв!в ус!х досл!джених концентрат й виявляа типово метал! чну температурну залежнють, тобто зм!нюсться л!н!йно в сторону не-кначнош зменшення з нагр!ванням, причому абсолпгне значения <<тстэ> визначаеться концентрат сю компонент! в. Л1Н1 йна залеж-шеть <ост» збер!гаеться аж до температури розд!лу фаз, при як!й розплав розшаровуеться на дв! р!дини.

Подальве охолоджэння супроводжуеться неперервним перерозпо-д!лом компонент!в: фаза з б!льшою густиною, розм!щена шд гори-;юнтальною границей розд!лу, збагачуеться свияцем за рахунок б!льш легко1 верхньо1 фази, пр при цьому збагачуеться гал!ем. В трет!й облает! вгдбуваеться плавне зменшення <<*(Т)> при понижен-з! температур.!. Принципово в!дм!нн! зм!ни концентращй при одна-

(иное danoH-т) oe»ooeqj Äaemisod d)V> ташieodnodi3raBa*g*»^a

*¿ .

OOZl OOll 000t 000 008 001 ООО

—.....V'1 ' ' —T----,- 1 1 ►'e

jT . r . z

I

uto шчо'О Si i.

9>

(иное йеион-т) OI«x°*«i Aaoraeod чло uff iHodnodtaeug* i*oiy

xi

OOZl ООН 0001 ООО 009 009

e

■—1....... 1 1 ---------- T- ■■I-------1—;-

»■8

jt jT !

* ш>иу чв o-p 1 чсщричи w tjulbrj

1

9«

ию шцо'О Bl

I- I-

»

хов1й ЗМ1Н1 температуря формугть piзн! температурят звлехн-ст! електронних властивостей koxboI фези, цр проявляеться як початок розга луже ння температурю! залехвост! °-(Т).

Шказано, ир поведанка елаетроф! зичних властивостей однозначно в!дображас стимульовану температурою трансформащ ю проф!-лх> вонпэнтраЩ I. Для вюначекия ф! зичнкх властивостей розшив1в з розоаруванням одн1е1 с истоми вздовз лфнво! р1ввэваги достатньо провести вим! ршання цих властивостей у розплав! кригичго! концентрат I в усьому температурному I нтервал! обмежено! розчиннос-т! компонент!в.

Доел! даено к! нетику гранит розд1 ду фаз для розшгав1в р!з-них концентрат й. Швидк! сть руху мен! ска максшальна в невеликому окол! критичноI точки, а непрям Його перем!щвння однозначно задасться концентрат св розплаву.

ЧетвертнЯ розд!л ПрИСВЯЧвНИЙ ДОСЛ!ДЖвННЮ ОблаСТ! ДВОфвЗНО! р!В-

новаги pi дина-pt дина в системах з р1зним типом шхчастинково! взасмод!I (in-т*. in-s». рь-ga). Обгрунтовано ! викладега процедуру побудови кривих.р1вювага за результатами прециз!йних вим!-ршань <г(Т). На рис. 3,4,5 представлен! досл!джен! д1лянки фазових д1аграм систем in-т*. in-s*. рь-g». крива piвновата для ins» визначена вперше. В системах in-т». in-se крив! р1вноваги асиметричн!, наявне в1 дхилення Ixhix д!аметр!в &!д "прямол! hi Иного закону". Криза pi вшваги системи рь-чз* - практично сиквт.лчиа, д!аметр - прямол!Шйний.

Визначев! в робот! координати кротичних точок становлять: I) для системи in-те - Xe-I9.8±O.I aft.а т», Те*817.5±1.7К. Л1н!я монотектшси проходить на р!вн! G9I±I.5K. 2) для системи in-s» ->ге=19.2±0.1 ат.х se, Те«949±1.8К. Температура лшг монотектики piвна 768±1.ек. 3) для системи рь-g. *в-48±0.1 ат.х рь, Те»909±1.6К. Температура л!н11 моютектихи визначена р!вноо 586±0.8К.

Вивчення р!зних властивостей розплав! в виявили, вр потр!бво вводит и в! дпов! дн! поправки до асимпготичво1 повед1нки, якщр значения приведених температур ««стс-т>./тв, яких южна експери-«ентально досягнути, перевюцуить д1 апазон застосоввост! закон! в акейл!нгу. Так, розклад в ряд сшв1 снуючих концентратй, як 1 густин, мае г 1гляд:

т,к

Те

Рис.З.Крива р!вноваги р|дина-р!дшш системи 1п-тв. о - результати акустичних досл!даень (Регель А.Р.,1976р.). ■ - дана робота

т.к

А1.5Б Зе

Рлс.4 .Крива р!вновата р! дина-р! дина системи системи хп-йо.

-----= --------« Bq£ 4 в1Л + ... С23

x<j = Sil**-- = D1<c+ 4. ... С33

Эхе

де -критична концентрац!я. х,,*, - концентраwl спшснуючих фаз, Dî.Bi (1=0,1,2...) - критичш амшптуди, а,Р - хритичн! по-казники. Останн! мютять вахяиву !нформашю про поведшсу елек-тронно1 та iohhoI шдсистем в б! лякритичи й облает!. Покаоншс а визначае параметр порядку як функщю температури, тобто описуе криву р!вноваги; показник а характеризуе незнал! тичв! сть 1 нохор-но1 теплоемност! системи Cv, тобто сипгулярш сть д!аметра залеж-'по вгд е. На основ! виразу (г> без врахування неапэл1 тичних поправок i=i.г.з... побудоваиа залекшеть logC |х1-х2|.'2хр ЯК фуНКЦ1Я BIД Xogr I за КУТОМ Я0ХИЛУ 0ТрИУЗН01

криво! визпачено критичний показник р. Под1бно визнзчався 1 кри-тичний показник а.

На рис.б представлена у приведение координатах логарифм!чна залеэш1 сть параметра порядку в! д температури за експериментально визначеною кривою двофазво1 р!вноваги системи in-т». Для системи in-те ми отршали п=0.34±0.02. для системи in-se - /т=0.35±0.02, I для системи рь-<з* î?=0.34±0.02. Наск! лыш нам в!домо, для до-сл1 дауваних систем величини р визиачались вперпе. Значения с заливалось пост! йним в ддасазон!

Аиал! з сингулярно! частили Д1аметр1в кривих показав, ар експериментальн! разультати, без врахування поправок, добре опи-суюгься простим степеневим законом з показником 1-а»0.88±0.02 для in-Те (рис.6) I 1-«=0.87±0.02 ДЛЯ In-Sa.

За результатами згаданих логарифм!чких залвасностей нами от-римаш наступи! значения кригичних амшцтуд: для системи in-т» -Во=1.35, d0=I.22; для системи in-s» - Вь=1.26, d0=I.I4; для системи рь-ga - Во=2.1. Для системи рь-g» а>д!л1туда d0 (як i показник а) не визначались у зв'язку з прямолшйнютю д!аметра.

У робот! проведено як!сно-пор!вняльний анал!з форм кривих р!вновэги р!дина- р!диаа та параметра кригичних точок дзокомпо-нентних систем з обмеженоп розчинн!стю компонент!в, шр характе-ризуюгься р!зним д!аназоном им!ни електроф! зичних властивостай ссшснуючих фаз. ОЩнен! значения кригичних показнгечв « \ Р

.80 ВО 100 > А1ЛРЬ

Рис .о.Крива р!ввоваги р! дина-р! дина систвми рь-в». о - результати акустичних доел!дкень (Рвгвль А.Р.,*976р.), • - дана робота

АХ ««

' »_' «■■»■»

.1 I_I 1 | I III

.......

1<Г

10"

I <г

т.-т

Те

РасЖЛогарофича* нимит ^приведет* яатр кмдсиграцш

тшкяутчнх фш 1 Ь)гм*гзми;и»ос-п дишетр* мрпоГ спшсяувшвя мдври»едс|мТ риншц! теиисратур ■ «мам критвча« течко состт 1п-Т«.

- 1Б -

дашь шдставу розглядати досл!дхен! об'екти як теш, ер належать до одного класу ун! версальшст! з да елвктричвими рх динами та металами в око л! критично! точки р!дана-пара. Значения критичных амшнтуд, цр характеризуют !ндив! дуальШсть об'ектш 1 заложать в1д характеру шжчаотишшво! взаемодП - р! зн!. Цэ зяайшло в! доОражекня в р! зних формах крквих сшвюнування. ГЬ-Д1бн1 сть форм кривих р1 вноваги р1дана-р1джи систем 1п-т», хп-з» пояснгеться з точки эору. под! бност! влектронних конф1гуращй халькогешв, в той час як р!зн! значения Тс зунэвлеш р!эшщаю рад!ус!в юнних каркас!в (критична концэятрашя до щв1 р!знищ майже не чутлива). Шираз I полопва крива р1ввоваги р!дина-р!дина системи рь-сз» (i, в!дпов1дао, б1дыве значения в0) поясш^-' игься мвнпоо стиолив! сто подв1Яних иеталевих систем пор! вняю з системами ыэтал-хадькоген. Асиметр!я кривих сш в! снування зумов-лена р1зним характером зшни енергетичного спектру влектронгв сш в! снушот р!дин, зокрема дрвжини вкрануванкя юв-юню! 'ззае-модП газом В1 льних електрошв.

Акцвнтовако увагу на тому факт!, ир значения кригачнис ш-казнимв « 1 п та крнтичних амшнтуд в0 г ц, у поеднаиш з в1до-мими тс, рс, Рс, може бути тим набором жригичних параметр!в, пр дае важливу !нформаци> для аобудови р!вняння отаву южно! окра-№1 системи.

ОСНОБИГРЕЗУЛЬТАТЫ ТА. ВЙСНОВКИ

1. Удрсконалений експериментальний вши рпвальний комплекс I автомат изо вана система для прецдайних високотекпературних (до ~2200К) виы1 ршань елвктропровгдаост! <г(Т) ! терма в.р.с.ХТ). р! дких метал! в 1 нет впров! днвк! в шд тиском нейгральаого газу до БхЮ'Па. При вим1 ртанн! «-(Т) використаво методику контролю за одиор1 да! стю теплового шля во робочШ вноот! кошрки 1 Я1д-л!ку аОсолхтвих значень температуря агресивннх розплав!в. Удос-коналена об* еднана методика синтезу зразы в I заповнення■; вима спещально виготовлених вгайрпвальних ко»!рок.

2. Показано, щр тривалють гомоген!заЩ1 шдв!йних систем $ роз-шаруванням 1п-т», 1п-а». рь-е» суттево залвжигьв!д сшвв1да-пенни компонент! в I е максимальною в розшшвах критичних концентрата. '-..'.■•■' , . :

3. Внерше в широкому температуриому !нтарваш (до 1200К) п!Д вя>

соким тиском аргону (до 5х107Лз) проЕоденг вим!рювання о(Т) розплаву 1п-тв. 1п-эв в облает! оСмежено! розчинност1 компонент! в (до ЗОзт.х халькогену), а розплаву рь-в* в усьому концентрат й-ному дгапазон! по висоп лим! ргвальш! кош рки. Виш рювання проводились при р!зних швидкостях охолодження (100+ЮК/год) I гря-д1ентах температури (до. 5К/см). Дэыпджеш часов! залехнос!!

) да висот! розплаву при !зотерм!чному В!дпал1. Вим!ржвання г;(Т> розплав1в 1пв0те20. проведене по висот! зразк!в до

температур ~2200К. Дшгазон робочиг температур при вс1х експе-риментах повнютю вхлгяэв критичну область двофазно1 р! вноваги р! дина-р!дина.

4. В!дзначено кореляц!» "(Т) I г(Т) у розплавах мета л-ха лысо ген, а особливост! по вед! пки св!дчать про ваявний переяд метал-неметал. Показанощр повед!нка електроф!зичних властивостей однозначно в! дображаб стимульовану температурою трансформат к проф!-«ю концентрат I. Запропоновано споыб визначення положения гранит роздиу фаз.

5. За результатами вим!рхвань о(Т) запропонована методика побу-дови кривих розшарування високотемперат! оних розплав!в. Визначе-н! крив! двофазно! р1 вноваги иа Д!аграмах стану систем хп-т». 1п- зе, рь-еа (для системи 1п-а» -вперше). Визначен! координати кротичних точок. Показано, шр для кривих сп!в:снуванвя систем 1п-То, 1г.-зе характерн! асиметр1я в!дносно кригично1 точки, а також пом!тн(э в]дхилення д!аметра в!д "пряыол! н! Иного закону" у в! дно оно широкому температурному ютервал! кригично1 точки. Крива сп! в! снування системи рь-с» - практично симетркчна. а I! дга-матр - прямолшйний;

6. Базуичись на' побудовавих кривих розшарування, вперше ощ нений кригичний показник Р для системи рь-е», а для систем Гп-т», 1п-г® - кригичш показники а I р. В!дзначено, шр вс! показники збе-ри'ашгь пост!йне значения в д!апазон! . приведение температур

близыюму до верхйьо! меж! асимптотичного скейя! ягу в р!динах. . . ',.'■■■*•.--

Вперше експериментально от нош кригичн! амшнтуди Во для

СИСТеМИ РЬ-КЗа I Во. ДЛЯ СИСТеМ 1п-Те. 1п-5в.

7. Проанал! зована залежшеть критичних параметров в!д типу м!ж-частшпшвоХ взаемодП. Аномал! I д!аметр!в кривих сп! в! снування систем метал-халькогев пояснев! зм1ною ефективних м!жчастинкових

' -17 - V';

сия при переход! кетал-нвиэтал. Загальаз форма кривих розшэру-

вання в! доОрагена у в! дпов! дшя значениях критичяих ашштуд.

Основн! результаги дис«ртзц1I опубл!кован> в иаетупннх роботах:

1. О. Sokolovskii ■ Yu. Plevachuk and V. Didoukh, Eiectroconductivlty and liquid-liquid equilibrium in РЬ-Ga system// Physica status solidl Cal» -toas» -v.148. -p. 133-128.

2. В. Sokolovskii, V. Sklyarchuk, V.Didoukh, and Yu.Plevachuk. High Temperature arid High Prossura measurements of Eloctroconducti— vity and Thermopovrer f cr CusSe, Cu2To, In—So and In-Te Alloys

//High Temperature and Materials Science.-1SQ5,-v, 34.-p. 213-223.

4 3.Соколовский Б.Й., Пяевачук Ю.А., Волошина Р.В., Алексеев П.Н. Субботин С.А. Фнзяко-техничоснпе свойотва расплавов яа основе эвтектики рь-mq// в кн.: Строение и свойства матадличесжгс и шлаковых расплавов:,Научные сообщении vxr Всесоюзной конференции. -Челябинск: ЧПИ, 1990. т.2. 4.2» -c.203-20G.

4.Ale»aev P.N. . Didoukh V. P. .Plevachoulc Yu. O. .Sklyarchouk V.M. . Sbkolowskii В. X. , Subbotin S. A. Perspective on the uso of the Pb-Mg eutectlc as a coolant for new-generation inherontly-eafe nuclear reactors//" Proceedings of annual »eating on nuclear technology, 3.-?. Hai. 1G32 Karlsruhe, Dautschee Atomforum a. V. . -p. 31-34.

Б.Плевачух Ю.О. Електроф! зичт властивост! систеии рь-ва// в кн. "Структура 1 ф!зичя! bjkctkeocti невпорядайваних систем", ■г Льз!в. -1993. -с.138. . ,

5. Sokolovskii В. I. , Didoukh V. Р. , Plevachuk Ун. О. líatal - Noniwtal Transition and Critical Phenomena in Mariy-coirppnent Liquid Alloys with a Miscibillty Gap// Proceeding of .international Conference "Physics in Ukraine." - Kiev, -10S3. -p. 1Й4-137.

7.3.1. Sokolovskii , V. M. SKIyarchuk. V. P. Didoukh. ■ Yu. O. Plevachuk. Therraophyslcal investigation of axjtallie and semiconductors rr.elts: ' fundamental and applied aspects// Proceeding of Firs' international conferanee on engineering' añd f uncti or\al • materials. - Lvi v,- -1СЮЭ, ''-pi 238-237.■ ' •

8.B.I .Соколовсышй, В.П.Д1дух,Ю.О.Плевачуя; ;Крнгичш явхща iv елоктронннх тдзалавах// В вн. "Структура 1 ф!зпчн1 влястизост! тювтюрядковатпп: систем"; - Льз1в, -I9R3, hp «V:'"

9.V. P.Oidoukh, В. I .Sokolovale ii and Yu. O. Plevachuk. Investigation of the» profile of physical properties and concentration in phase-separating liquid,'.' Proceeding of 2nd Liquid Matter Conference. - Firenze, Italy, -1003, -p. ISO.

Ю.Ю.А.Пдезачуа, В.П.Дедух, Б. Е. Соколовский. Закономерности гомогенизации расслаивающихся шедких сплавов^ В кн.: Строанио и свойства металлически* и ¿айвовых расплавов: Научные сообщения VIII 1Ъссийокой шнференща!. -Екатершбург, -1994. т.2, -с.71.

Abstract: '

Plevachuk Yu. О. Expertmental investigations of liquid-liquid equilibrium in metallic and seniconducting alloys« Thesis on search of the scientific degree of candidate of physical and mathematical sciences, speciality 01.04.14 physics of heat and molecular physics. Kiev Taras Shevchenko University, Kiev. 1995.

X0 scientific papers are supported. .They cover the electrical conductivity and t her mo power investigations' in a wide range of temperatures Cup to 2200K3 under high excess pressure of argon Cup to 500 bar3 for the set of liquid alloys with mlsclbi.lity . gap, namely In^Te,. Iij.^So,, where x<0.3 and Pb1_„Gax where '0.03<x0.95- Basing on these results 13 the liquid-liquid coexistence curves and the critical points were determined; 33 cri- ■ tical exponents and amplitudes were evaluated. The influence of conductivity electrons and ion subsystem on shaping of the cri- . tical region is analysed.

Резюме:

Плевачук Ü). А. Экспериментальные исследования равновесия пидкость-кидкость в металлических и полупроводников!« расплавах.

Диссертация на соискашш ученой стенани кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.14-теплофизива и молекулярная физика. Киевский университет имени Тараса Шевченко, Киев, 1995.

Ззддащзется 10 научных работ» содержащих результаты экспериментальных исследований электропроводности и терко э.д.с. расплавов с ограниченной растворимостью компонентов Int.„TeK.t lr,«-«Sa><> (х<0.3) и Pb.^Ga,, (0.03<х0.9о), впервые проведенные i в широк-ом температурном интервалз (до 22СХЖ) в условиях избьточ-нолз давления (до 500 атм). На 6fi3e полученных результатов:. 1> определены кривые двухфазного равновесия хидкость-зидгаэоть; 2) оцонепы критические гояззатели и амплитуда. Изучено влияние электронной и ишной подсистем на формирование критической области в двойных расшивах с различным типом ыеячвстичшго взаимодействия. Г..

Кллчовг слова: р1вковага рхдинз-ргдина, фззов! д!аграми, кригичш параметри, електропров!дисть, терш а.р.с.