Электронная структура и термодинамические свойства сплавов легких металлов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

На правах рукописи

КОРЖАВЫИ Павел Алексеевич

ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ

Специальность 01.04.07 '— «Физика твердого тела»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московском институте стали и сплавов.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор ВЕКИЛОВ 10. X.

Официальные оппсненты: доктор физико-математических -наук, профессор БЛАНТЕР М. С., кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник УСПЕНСКИЙ Ю. А.

Ведущая организация: Всероссийский институт авиационных материалов

Защита состоится 04Ш&ИЛ 1992 г. в/73£часов на заседании специализированного совета К 053.08.06 при Московском институте стали и сплавав по адресу: 117936, ГСП-1, Ленинский проспект, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института стали и сплавов.

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат физико-математических наук,

ведущий научный сотрудник МУКОВСКИЙ Я. М.

РОССИЙСКАЯ Г " ••

'ОС»/ .г: пхнля : ^-з _

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние года достигнут значительный

прогресс в исследованиях фазовой стабильности твердых тел, основывающихся на фундаментальных квантово-механических представлениях. Разработка аффективных и точных методов расчета электронной структуры твердых тел, а также применение ЭВМ, позволяют производить расчеты термодинамических характеристик достаточно сложных систем, близких к реальным, задаваясь только атомными Номерами влвмвнтов я кристаллической структурой (расчета "из первых принципов"). '

Наибольшие успехи были достигнута в описании физических свойств чистых веществ и стеитомэтрических упорядоченных соединений, поскольку-в втом случае не требуется дополнительных предположений об их структуре. Среди неупорядоченных систем наибольший успех в стой области достигнут при изучении сплавов замещения. Однако, поскольку существующие стандартные методики . слишком-громоздка, расчеты термодинамических свойств неупорядо-ченншс сплавов крайне редки.' Более' того, даже при несамомогла-сованных расчетах электронных спектров существует проблема кор-.ректного учета переноса заряда, котор&й,во многих случаях моке* быть весьма существенным. В связи с этим представляется акту, Ьльной разработка методик, которые, с одной стороны, существен-.ео сокращали Си вычислительные затраты'по сравнению со стар-' даргнымп методвмй, а, о другой стороны, давали бы надекныв^результаты для физических свойств неупорядоченных сплавов."

Цель работы

I. Разработка в .рамках теории функционала электронной плотности эффективной схемы расчета электронной структуры и термоданами-

Ч8СКИХ свойств сплавов.

2. Выяснение природа аномального поведения, термодинамических и механических свойств А1-Ы сплавов на основе расчетов электронной структуры неупорядоченных и упорядоченных фаз этой системы.

3. Анализ "из первых принципов"' электронного топологического перехода в системе Ъ1-И£ и его влияния на термодинамические свойства сплавов. •

Научная новизна. Разработан эффективный и последовательный

* 11 ■

подход для определения "из первых принципов" электронных характеристик и термодинамических свойств неупорядоченных сплавов заматения с переносом заряда, учитывающий аффекты локального окружения при определении одноэлектронного потенциала и полной энергии..

Впервые рассчитаны электронная структура и термодинамические характеристики метаотабильной фазы А1-,11 и неупорядоченных твердых растворов Ы в А1. Дано объяснение наблюдающимся в этой системе' аномалиям концентрационного поведения параметров решеток и упугих модулей.

Впервые выполнен полностью самосогласованный расчет электронной структуры сплавов системы Ы-!^ в приближении когерентного потенциала, на основании которого найдена точка электронного топологического перехода, рассчитаны основные термодинамические и тепловые свойства этой системы, Впервые "из первых принципов" получены аномалии в поведении объемного модуля и константы Грюнайзена в вгих сплавах в точке перехода.

Практическая значимость работа. Разработана и создана эффективная программа для расчета электронной структуры и термодинамических свойств широкого спектра неупорядоченных сплавов. Рассчитаны термодинамические характеристики неупорядочен-

них сплавов А1-Ы и нашедших в последние года широкое

практическое применение в качестве конструкционных материалов в авиастроении я материалов для электронной техники.

Для метастабильной фазы А13Ы, являющейся основной упрочняющей фазой важного класса конструкционных материалов, рассчитаны важнейшие ее характеристики: энтальпия образования, объемный модуль, температура Дебая, постоянная Грюиайзена, которые практически невозможно получить из прямых экспериментов.

Результаты исследования могут найти применение при создании новых материалов, прогнозировании их свойств, а также, для построения диаграмм состояний.

Основные научные результаты, выносимые на защиту.

1. Методика учета энергетического вклада от флуктуация зарядовой плотности в неупорядоченных сплавах замещения в рамках, приближения когерентного потенциала.

2. Результата расчета электронной структуры я свойств основного состояния упроядоЧэнных в неупорядоченных фаз сплавов бинарных систем А1-И п Ы-Из-

• *

3. Результаты исследования "из первых принципов" влияния изменения топологии поверхности Ферми па термодинамические свойства неупорядоченных, сплавов Ы-Ий.

Апробация работы.

Основные результаты работы доложены на:

1. Всесоюзном совещании "Вазы физико-химических данных для оптимизации металлургических технологий'* (Кургвн,

. 1990 г.Г

2. 3-й Всесоюзной конференции "Квантовая химия. твердого тела" (Рига, 1990 г.)

3. Международной школе "Численные метода в электронной

теории твердых тал" (Екатеринбург, 1991).

4. Всесоюзном совещании "Моделирование физико-химических систем и технологических процессов в металлургии".' (Новокузнецк, 1991).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано

в 4 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Материал диссертации изло-

вен на НО страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, II таблиц, библиография - 70 наименований.

.Диссертация состоит из введение, четырех глав, основных., выводов, заключения и списка литературы. .

. . ОСНОВНОЕ СОДЕЙШИЕ

Во введении'обсуждается актуальность диссертационной работы , характеризуется, научное и прикладное значение полученных результатов, формулируется задача работы, а так$а перечисляется основные научние результаты, виносшые на защиту.

- Глава I содзркит описание пзучаешх систем и основных аномалий свойств, наблвдвемых в Al-Id и Id-Ug сплавах. Здесь сэ • излагается основы теоретического подхода к описанию электронной структуры и свойств основного состояния - теория функционала плотности (МП).

Первый раздал посвящен характеристике бинарной система Al-Li. Перечисляются основные требования, предъявляешь прошш-ланност'ыз к алшиннй-литгавым сплавай, дается характеристика фаз, присутствующих в конструкционных сплавах Al-Id. Приводится обзор експеримаигольных исследований системы Al-Id, касащихся. стабильности ц превращений фаз, в также физических свойств

сплавов данной системы. Отмечается, что система AI-LI представляет большой научный интерес благодаря аномальному поведению ев физических характеристик, относящихся к свойством основного состояния: упругих модулей, параметров кристаллических решеток и др., причем физическая картина наблюдаемых аномалий до последнего времени оставалась неясной.

Во втором разделе лервоЯ главы приводится обзор экспериментальных исследований физических свойств неупорядоченных растворов системы Ll-Mg. Аномалии некоторых свойств, например термо-ЭДС, связывают с происходящим при увеличении концентрации магния изменением топологии поверхности Ферми. Отмечается, что необычное поведение испытывают также свойства основного состояния: параметры кристаллических решеток сплавов, коэффициенты термического расширения.

Третий раздел посвящен' принципам теоретического исследования электронной структуры я свойств твердых тел. Перечисляется основные при ливония, используемые для упрощения кван-гово-кеханнческой авдачя. Рассмотрено, как осуществляется сведение мшговлектрошюй задачи к одаоэлектроншй в' теории функционала эдектронно» плотности (ТОП), излоквние которой ограничено основан» -состоянием многое лэктрошгай, системы в поле фпсснрованнах ядер.

. Во Í главе дано крагкоензлогение используемого в работе метода линеаризованных МТ-орЗиталей (ЛМТОХ я приведены результаты расчетов электронной структуры и термодинамических, свойств алюминия, лития, магния и упорядочеткого соединения -ai^lí. Расчеты проводились' в нерелятивистском приближении ó. учетом комбинированных МТ-поправок. Обменно-коррвляциошше , эффекты в электронном газе включались .'с помощью аппроксимации предложен-

ной Педьв в Цунгероы. Для всех элементов учитывались 8-, р- и состояния валентных электронов. Показано, что в Ив - металле с четным числом валентных электронов - стабильной кристаллической модификации отвечает минимум плотности состояний валентных электронов на уровне Ферми. Свойства основного состояния изучаемых фаз: объемный модуль В, постоянная Гргаайзена уа и равновесный параметр решетки ао рассчитывались по зависимости полной анергии от объема.

Особое внимание уделено анализу электронной структуры и ее влиянию на стабильность соединения А13И, которое является основной упрочняющей фазой в алшшшй-литиевых сплавах'. Рассчитаны такие свойства этой вашейшей фазы как ее 'параметр решетки,

I

объемный модуль, энтальпия . образования, параметр Грюнайзена, которые чрезвычайно слокно определить экспериментально из-за метастабильного характера фазы и малых' размеров ее выделений в 'сплавах.

Во всех случаях воспроизведены равновесные значения параметров кристаллических решеток; величина параметра несоответствия решеток чистого алюминия в составила -0,Й1 £ (выбор ■недостаточного числа к-точек в зоне Бршишэна дает рост параметра решетки А1ЭМ по сравнению с влшшиеы). Расчет показал снижение объемного модуля ¿13Ы (67.1 ГПв) по сравнению с чистым алташтем (83,7 ГПа). Рассчитанная величина 7С для (1,79) тоньше соотватствущей величины для частого алшшшя (2,31>. Полученное значение стандартной энтальпии образования 41^11 (41.006 Ну/атои) Согласуется с экспериментальным значением для этой величины (-0.009 Яу/атом).

Детальную картину связей в Л1дЬ1 можно получить из анализа локальных и парциальных плотностей состояний, представленных на

• Рис.. 2. Полные п пврцйапыше .локальные • плотностй югояний в соединении А13Ы. I - полная плотность, 2 состояния, 3 - р-состояния, 4 '- (З-СОСТОЯНИЙ.

рис. I. Необходимо отметить возникновение сильных габридизаци-оншх аффектов кеаду а-ир- состояниями атомов Л1 в (в

окрестности 0.15 йу), а такке р- состояний II н А1. Возникновение сильно гибридизова иных состояний для р- электронов также видно из того, что количество р-' электронов у XI в соединении увеличилось практически в два раза по сравнении с чистым литием. • „

Образущиеся благодаря гибридизации ковалэнтно-подобнна

# ' *

связи в будут приводить к возрастании модулей сдвига»

зависящих от сильных изменений углов валентных связей. В то га время, литий снижает электронную плотность на сфере Внгнера-Зейтца, что приводит к уменьшению локального вклада Ы в объемный модуль (В N г~5).

Глава В посвящена методам исследования электронной структуры и свойств рсновного состояния неупорядоченных сплавов. £лавз содержит кзлогеша метода ЛЙТО-функцнй Грина (ЯЯО-ФГ) в приложений к анализу электронной структура одиночной примэсн а металле, о такие метода" расчета электронной структуру концентрированных сплавов в приближении когерентного потенциала (ПИП) -.метода ЛМГО-ШШ. Особое внимание уделяется практический аспектам вычисления полной ввергни и воросам вкранпровашя заряда примаси.

В первом разделе приведены результаты исследования электронной структуры изолированных примесей А1 и ^ в. ОВД - литии, а таккэ примеси Ы в ГЦК - алшишш. Полученные плотности состояний 'демонстрируют весьма характерное поведение. Во-первых, примеси А1 н в литии являются сильными рассеивателями, что проявляется в образовании связанного За- состояния на примесях обоих элементов. Положение связянного состояния относительно

дна валентной зоны М отвечает общей тенденции, наблюдаемой вдоль равд периодической твблицы: связанное состояние алстшшя лежит глубже магниевого. Во-вторых, следует отметить слабую гибридизация, либо полное ее отсутствие, а-состояний атомов во всех рассмотренных системах. Сильные гибридизационные эффекты наблюдаются для р- состояний, получающуюся картину можно описать как выстраивание характерна пиков плотностей р-состояний ■ 1

элементов друг напротив друга по энергии. Расположение в тих пиков относительно анергии Ферми будет играть определяющую роль в стабильности фаз и оказывать' влияние на другие термодинамические свойства сплавов.

Второй раздел полностью посвящая изложению метода расчета ' электронной структуры концентрированных неупорядоченных сплавов в приближении когерентного потенциала (ПКП). "ивод основных . формул проводится на основе и в обозначениях,метода ЛМТО-ФГ. В ПКП реальный неупорядоченный сплав .заменяется периодической решеткой эффективных рассеивателзй ("эффективной средой"), каждый узел которой характеризуется эффективным когерентным потенциалом. Параметры эффективных рассеивателей вйбираю^ся таким образом, чтобы случайное 'распределение различных сортов примесей на решетке в. среднем во давало вклада в рассеяние на эффективной среде. Для бинарного- сплава в одаоузёльном приближений условие ШСП ииш вши.

где о - концентрация атомов сорта В, в - энергия, »(В) - "малая* функция Грина,' имеющая смысл оператора . пути рассеяния, индексы айв описывают сорт атома, ¿$(В) - функция Грина эффективной среда, которая в базисе, линейных МТ-орбиталвй , ¡(метод

ЛИГО-ШП) имеет вид (1<2):'

= -С1/ й3К Г ?(Е> - Б(к') 1 1 ,

в* п

где индекс 1г=(1,т) обозначает орбитальное и магнитное квантовые числа, П - объем зоны Бриллюана, Р (Е) - когерентная потенциальная функция , б(к) - структурные константы. Простота вычислений достигается за счет использования удобных процедур параметризации метода ЖГО, отсутствия энергетической зависимости струк-♦ ' *

турных констант и интегрирования по зоне Бриллюана с помощью равномерного распределения к-точек. при одновременном решении уравнений ПКП и нахождении когерентной потенциальной функции.

В третьем разделе приводится вывод полного решения уравнения ПКП в базисе ЛМТО, показано, как в рамках одноузельного приближения можно оценить эффекты, связанные с флуктуациями около среднего .когерентного потенциале. Электростатический вклад от флуктуаций переноса заряда внракен на языке двухузвль-ных условных величин.

Можно строго показать, что в приближении атомной сфера (ПАС) электростатическая анергия полностью неупорядоченного бинарного сплава будет равна нуля в пренэбрегвнии флуктуациями переноса заряда. В этом случае моделью сплава будет неупорядоченное размещение по решетке двух сортов атомов с зарядами <<}*> и <ч°>. Вычислим олэктростагнческую энергию Ыаделунга такой система (в расчете на один узел):

чч чч

где к - полное число узлов, и - заряды атомов в узлах 1 и 3 .соответственно, - межатомное расстояние. Усреднение по

кон1игурациям показывает; что средняя энергия Маделунга равна ■ нулю:

- О

в силу условия электронейтральности:

(1-о)<гА> + о<чв> » о .

(2)

Далее, чтобы учесть вклад этих флуктувций в электростати-

' ческую энергию, будем использовать следующую модель: рассмотрим пару атомов в различных узлах решетки, .окруженных "эффективной средой" всех остальных атомов, я определим условный заряд атома данного .сорта а, находящегося в узле 1, ваш в узле 1 при атом находится втом сорта р:.

Введенные условные заряда обладают очевидное симметрией относи-' тельно перестановки индексов 1 и : Кроме того,на

них налагается правило сумм, которое должно приводить к средним зарядам <чА> п ^в>: , . .

«С> - +

А А

>0

(3)

Далее вводятся .следующие обозначения- (З-нсйлер коорд. 'сфер!)

<4>

Согласно (3) имеем следующее .правило суш для отклонений зарядов от их средних значений:.

- 14 -(1-о)А<1*^ + ® = О.,

+ сАЧв® - О . Усредняя Е[ва(1 по конфигурациям имеем:

<Е,па<1> = [2о(1-о). (<Чв>-<дА>) КвгДЧв*) + •

+ ((1-о)АЧв* + оДЧ*5)2]. . (б)

где п^- координационное число для ¿-й сферы. Полученное выражение является окончательным и для вычисления электростатической анергии требует знания зарядов, наводимых от атома, находящегося в одном узле, на атоме в. другом узле, которые могут быть

1

вычислены с использованием двухузельной средней функции Грина.

Показано, что точное вычисление этих зарядов мокно заменить оценкой их величины исходя го простых предположений. Во-первых, наводимые на других узлах заряды должны экранировать варяд атома в'центральном узле. Понятно, что на далеких расстояниях наведенный варяд-должен быстро убывать. Поэтому ограничимся в данной'оценке только первой координационной сферой, то есть будем считать, что заряд данного атома полностью экранируется его блинайшм окружением. Кроме этого, будем предполагать, что вкраетрупций заряд равномерно распределяется по различным сортам атомов ближайшего окружения. С учетом сделанных предположений имеем:

Д<1 1 в " -п7 <ч >

1 , (6) - - -1- <„*>

подставляя (6) в (б), получаем:

^^ " -°(1-о)ег(<Ч0>-<чА>)2ЛЦ ,

или, учитывая что <чА> = - <чв>о/(1-о) ,

се «I >

(1-0)^

Полученная оценка для анергии Маделунга имеет отрицатвгь-ный внак и может бнть использована как поправка к полной анергии неупорядоченного сплаве замещения с ненулевым переносом заряда." Это приведет к понижению энтальпии образования и, в силу того что перенос заряда обычно растет с уменьшением параметра решетки, , к уменьшению равновесного параметра решетки неупорядоченного сплава. Малость данной поправки объясняет успехи расчетов полной анергии для сплавов переходных металлов, особенно если перенос заряда относительно мал. Однако ее учет имеет решающее значение для воспроизведения энтальпий образования

я концентрационных зависимостей термодинамических свойств нес

упорядоченных твердых растворов в сплавах легких металлов, где электростатический п зонный вклада в внталышп образования оказываются одного порядка величины Самосогласованное введение данной поправки предполагает учет электростатического вкраниру-щего вклада в одаоэлектонный потенциал.

В главе И описанная вншэ методика расчета применяется 'к исследовании электронной структуры неупорядоченных сплавов систем Ы-Цд 17 > 1-1,1.

Первый раздел посвящен расчету "из первых принципов" термодинамических свойств сплавов в интервале концентраций от 5 до 70 ¡5 ат. !%, а такт» в окрестности топологического фазового перехода типа "образования перемычки".

Локальная плотность состояний на атоме щ имеет резкий максимум вблизи дна валентной зоны, соответствующий связанному состоянию примеси в 1Л. При увеличении концентрации Щ атот

пик размывается, а уровень Ферми ^ смедается в сторону больших энергий. Для локализации точки перехода Лифпица были проведены расчеты спектральной функции л(к,Б), имеющей смыал усредненной плотности состояния в заданной точке к зоны Бриллюанв. Расчеты проводились по формуле:

Кк.Е) = - i Im (^(Е)-[ Р(В) - S(k)

где

<^(е) » (р* - р°Г1-{ор* - pl>p* - - pjp*}

Точка над потенциальной функцией обозначает дифференцирование •по энергии.

В чистом металле спектральная функция пропорциональна O(E-Ej), где - собственное значение энергии в точке к, в в неупорядоченном сплаве О-функция размывается из-за конечного времени жизни состояния. '

На сетке точек к, лежащих в плоскости ГШ гоны Бриллюэна, была построена функция ¿.(к.Е,). Одно из полученных в результате сечений • поверхности Ферми представлено на рис. 2. Сплошная линия отвечает максимуму• спектральной функции¿ пунктирвдмн линиями показано размытие поверхности Ферми i определенное- как половина ширины на половине' высоты этого максимума. Касание поверхность» Ферми грани зоны Бриллюэна происходит е интервале 16+20 bt.í Mg, когда максимум спектральной функции оказывается в точке Н. Для более точной локализации точки перехода .Лифпица был проведен расчет спектральной функции а(к,е) в точке n зоны Бриллюэна для ряда энергий Е в окрестности и было установлено, что переход точка перехода локализована в

N Н

Рис. 2. Сечение поверхности Ферми сплава Ы82Мз1в.

интервала 18+19 ат.*

Проведение зарядового самосогласовання позволило рассчитать термодинамические свойства сплавов: равновесные параметры кристаллических решеток, объемные иодули, константы Грюнайзена. Следует отметить, что только в результате учета электростатического вклада от флуктуаций переноса заряда удалось достичь хорошего согласия концентрационных зависимостей перечисленных свойств с вкспорпментоя, в том числе были воспроизведены сильные отрицательные отклонения параметров решеток сплавов от правила Вегарда.

Расчеты показала, что изменение топологии поверхности Ферми оказывает заметное влияние на термодинамические свойства сплавов Ы-Ые в очень узком концентрационном интервале (Рис. 3). В концентрационной зависимости объемного модуля имеется

1.1 I I 1,1 1,1 1 I II I I I Ч I 1 I 1 I I I I I | | 1.1 I I I I I 1 I I

"0.0 , 0.2 0.4 0.6 . 0.8

Атомная доля Мд.

, ■ \iKCi 3, Термодинамические свойства сплавов ¿-1-41д.. а) Параметр решетки) I - расчех, г-аксперииена.(-183вС), 3-правило Вегарда. . " '

Ой»емный «одуль; I - расчет, г-еколеримен! (20ЛС) с) Посаояквая ГрхшайЬена; 1-расчет, г-зкспэриыёнй п<" тепловому расширении.'

слабая особенность при 17+19 ат.Я К сожалению, использование ЫТ-приблшаэния дня потенциала не позволяет пронести корректный расчет сдвиговых упругих постоянных, которые более чувствительны к переходу Лйфшица. В константе Грюньй&ека особенность более сильная, но она также проявляется в узком интервале концентраций. Тенденции изменения свойств в целом соответствуют теории переходов Ли|шца, однако существующие особенности сглаживаются из-за влияния неупорядоченности.

Рост постоянной Грюнайзена с увеличением содержания %

соответствует экспериментально наблюдаемым аномально высоким

• ♦

коэффициентам термического расширения в Iit-мg сплавах; Анализ вкладов в энтальшго образования показывает, что стабильность М-Из твердого раствора почти полностью определяется флуктуаци-

онным. электролитическим вкладом в полную энергию. ' с

Во втором разделе пригодятся результаты расчетов электронной структуры и термодинамическая свойств неупорядоченных твердях растворов и на основе *1. Поведение параметров решеток и сбъоишх модулей соответствуют эксперт,«енально наблюдаемым за-влсшзстя:.!. Расчет показывает, что постоянная Грюнайзена А1-Ы сплавов уменьшается с увеличением содержания литая.

Сравнительный анализ электронной структуры неупорядоченных сплавов п соединения показывает, что в плотности состояний неупорядоченного сплава отсутствуют низкоэнергетические ппкп, которые в соедпнении А возникают благодаря з-р гибридизации. Пики, отвечающие гибридизации р- состотшЛ валентных электронов в твердом растворе размыта из-за неупорядоченности (Рис. 4). В соединении лг^Ы по сравнения с неупорядоченным сплавом того ке состава имеет место более сильный перенос заряда, а уровень Ферми оказывается в локальном минимуме плотности

... *j »OHd те н oib *вя ел аииелвнеодо .S2jrjS¿jy вавкпо олоннэьойМов/ен цинноюоо

hïoohjoiftr grhïtfbhoff вннтевимэи и нэквоп • ь *оис[

'з 09-0 ого i ог о-.

11 и ri 11 11J ri 1111 11111 и i 11111111 i imjuhi

' — —----1 w ; '

I I I n I I I I

. s •-" , 4 •

П

I II I I I H I I II I I >11 I I I II 11 I I I I I I I I I I I I I I

W>7SiJK

0'0

071

0>

M

Kg

Oi

n

43 I

n

H

о

ог

о>

- ог -

состояний (Рис. 1).

На основании анализа флуктуанионного электростатического вклада в полную энергию неупорядоченного сплава', была введеде удобная характеристика переноса заряда в бинарной системе:

А<1* - |^>-<чв>|/2 , равная половине заряда, входящего в выражение для энергии Нада-лунга и имепцая, таким образом, чёткий физический смысл. Для неупорядоченных сплавов Т.1-Кв величина Дч* практически на зависит от- концентрации и изменяется от 0,14 до 0,15 при изменении содержания Не от 0 до 1002. В сплавах системы -А1-Ы наблюдается аномалия переноса заряда, выражамдаяся в сильном изменении величины Дч* от 0,25 в сплавах богатых алюминием до 0,05 в сплавах богатых литием. Сильная концентрационная зависимость переноса заряда приводит к наблюдаемой асимметрии кривой энтальпии образования в снстеке А1-Ы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В ршлхаз катода ЛМТО-ПКП разработана методика расчета термодинамических свойств неупорядоченных металлических сплавов. Показано, что для корректного воспроизведения энтальпий образования и концентрационных зависимостей свойств легких сплавов необходим учат электростатического вклада от флуктуаций переноса заряда.

2. Рассчитаны олектронная структура и термодинамические свойства иетастабилыгой фазы а^Ы. Аномальное поведение упругих модулой сдвига соединения ах^Ы объяснено происходящей в соединении гибридизацией вир состояний ■ электронов и связанным с этим сильным возрастанием анизотропии мекатом-

НОЙ СВЯЗИ-

3. Из полностью самосогласованного расчета электронной структуры неупорядоченных сплавов системы Li-Ug методом ЛЯГГО-ПКП определена точка топологического перехода типа "образования перемычки". Рассчитано поведение термодинамических свойств II-Ug сплавов в окрестности точки перехода.

4. ' Рассчитаны термодинамические и теилошо свойства неупорядоченных сплавов систем Ll-Kg и Al-li во всем концентрационном интервале существования твердые растворов. -

Б. Показало, чте в системах Li-Mg в д1-£1 электростатический вклад от фпуктуаций переноса звряда дает основной вклад в энтальпию образования неупорядоченного сплава и является причиной отрицательных отклонений от правила Ввгарда в этих сиотемвх.

G. Асимметрия кривой энтальпии образования в системе Al-Id связывается с сильной ' концентрационной завискмостьв переноса зарйдо, - "'"

Рсновнов : содержание диссертации опубликовано в следующих

работах» •.,"•' • -'V . .. •

I. рубав i.В., Коряавый П.А. Особенпооти межатомного .взаимодействия' и аномалии упругих свойств Al-KLi сплавов //ДАН ССОР. - 1990 ~ Í. 314. - * Б. - С. 593-595.

. 2.' Веюилов D.X., Коржавнй П.А., Рубан A.B. Особенности ; межатомного взаимодействия и аномалии упругих свойств соединения А1ЭМ. //Ш г 1991 - Т. 33. - J6 8. - О. 2478-2480. . ' ;3¿ íeatures of the Interatoraio int era o t ion in Aluminium -Lithium .eye tera/Yu. H. Vekilov, P.A.Korzhavyi, АЛ. Ruban //Conference on Quantum Chenieti-y of . Solide: Abotraota

26th-30th November -Rigazlatv.Univeraity..-1990. p. 01.

.4. Расчет термодинамических свойств сплавов свотеш Hi-Al из "первых принципов" /Абрикосов И.А., Векилов D.X., Кац Д.Я.,„ Коржавый И.к., Рубан A.B., Штейнберг А.О. //Тезисы докладов Всесоюзного совещания "Моделирование физико-химических енотом а технологических процессов в металлургия*. Новокузнецк, 1991. 0. 33-39.

КОСЯОВСКШ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ Заказ 431 Объем I п.л. Тираж 100 Тппографая 1ШСиС, ул. Ордконпкпдзо,-8/9