Исследование теплофизических свойств гадолиния, тербия и иттрия в твердом и жидком агрегатных состояниях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Р Г Б ОД, 1 1 МАР" 1396

На правах рутсписи

Морилов Владимир Васильевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГА ДОЛИН! Л, ТЕРБИЯ И ИТТРИЯ В ТВЕРДОМ И ЖИДКОМ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЯХ

Специальность 01.04.14 - Тегаюфионжа н молекулярная фиоша .

Автореферат диссертации на соискание ученой степени хандидата фюшо-математнчесхнх наук

Екатеринбург, 1996 г.

Работа выполнена на кафедре финики Уральской государственной горно-геологической академии.

Научный руководитель: дох тор фиоико-математических наук,

профессор йвлиев А.Д. Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Замятин В.М., кандидат фиоико-матеиатических наук, старший научный сотрудник Виноградов В.Е.

Ведущая организация: Уральский государственный университет

Защита состоится 4 марта 1996 г. в 15 часов 00 минут в ауд.Ф-419 на заседании специализированного совета К 063.14.11 при Уральском государственном техническом университете (УГТУ- УПЙ) ии.С.М.Кирова.

С диссертацией можно оонагомиться в научной библиотеке УГТУ - УПИ.

Ваш отоыв в одном экземпляре, оаверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, Екатеринбург, К-2, УГТУ - УПИ им.С.М .Кирова, ученому секретарю университета, тел.44-85-74.

Автореферат раоосдан 1 февраля 1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 063.14.11, кандидат фшико-математическнх наук Б.В.Кононенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена следующими обстоятельствами.

• Редкооемельные металлы (РЗМ), их сплавы и соединения исполызуются в ведущих отраслях современной промышленности, среди которых -черная и цветная металлурги, машиностроение, электроника, ядерная техника, производство оптических и огнеупорных материалов. Характер промышленного применения РЗМ настоятельно требует знаний об их теплофшзических и иных свойствах в широком интервале температур.

• Для дальнейшего развития фундаментальной науки и, в частности, физики РЗМ, необходимо проведение систематических экспериментальных исследований комплекса свойств этих металлов в твердом и жидком агрегатных состояниях. Результаты таких исследований помогут выработать адекватные теоретические представления о процессах, происходящих в РЗМ при высоких температурах, и ответить на многие вопросы, касающиеся особенностей электронной энергетической структуры, механизмов рассеяния носителей электрического оаряда и тепловой энергии, фаоовых переходов.

• Свойства редкоземельных металлов при высоких температурах поучены недостаточно. Данные о таких теплофиоических характеристиках (ТФХ) твердых РЗМ, как удельная теплоемкость, при температурах, близких к температурам структурных превращений и плавления, противоречивы или нуждаются в уточнении, а данные о таких ТФХ жидких РЗМ, как коэффициенты тепло- и температуропроводности, отрывочны или полностью отсутствуют.

Цель работы состоит :

- в экспериментальном исследовании теплоемкости, температуро- и теплопроводности гадодиния, тербия и иттрия в твердом и жидком агрегатных состоящих и установлении (закономерностей изменения соответствующих теплофиоических характеристик етих металлов в области высоких температур;

- в обсуждении полученных результатов, анализе процессов накопления и переноса теплоты, определении основных механизмов рассеяния: носителей тепловой внергии и выявлении особенностей протекания структурных фазовых переходов в редкоземельных металлах;

- в разработке методов намерений теплофиоических характеристик твердых и жидких РЗМ и создании экспериментальных установок для исследования теплофиоических свойств этих металлов.

Научная новизна работы характеризуется следующими реоультата-

ми.

1. Раоработан новый метод измерения ТФХ твердых и жидких материалов, Метод реализован в новой экспериментальной установке дм исследования тешюфшических свойств редкоземельных металлов в твердом и жидком агрегатных состояниях.

2. Установлены закономерности изменения ТФХ гадолиния, тербия и иттрия в области высоких температур.

3. Существенно уточнены значения удельной теплоемкости гадолиния в ОЦК-фаое и коэффициента температуропроводности гадолиния и иттрия в жидкой фазе. Впервые получены значения коэффициента температуропроводности тербия в жидком агрегатном состоянии. Определены значения коэффициента теплопроводности жидких гадолиния, тербия и иттрия.

4. Установлено, что величина динамического коэффициента вяокости жидких гадолиния и тербия при нагреве от (1700-1800) до 2100 К уменьшается более чем в 1000 раз. Сделана оценка величины энергии активации структурных моментов отих металлов.

5. Выявлены основные особенности процессов накопления теплоты в твердом гадолинии в области температур ГПУ-0ЦК-превращения и переноса теплоты в жидких гадолинии, тербии и иттрии. Для расчета соответствующих ТФХ предложено испольоовать двухполосную модель 5 - ¿-рассеяния.

Практическая ценность работы (заключается в том, что :

- разработаны методы измерения коэффициента температуропроводности и теплоемкости твердых и жидких материалов, модернизирована имеющаяся и соодана новая экспериментальная установка для исследования теплофиоических свойств веществ, определены их метрологические характеристики;

- получены данные о теплоемкости твердого гадолиния в окрестности температур ГПУ-ОДК-перехода и о температуропроводности, теплопроводности и вязкости жидких гадолиния, тербия и иттрия в интервале температур от температуры плавленая до 2100 К;

- выявлены основные фиоические особенности процессов накопления и переноса теплоты в РЗМ.

На ¡защиту выносятся следующие положения,

• Перенос теплоты в жидких гадолинии, тербии и иттрии осуществляется в основном олектронами, а рассеяние электронов обусловлено преимущественно их взаимодействием с решеткой. Особенности температурных зависимостей ТФХ этих металлов могут быть объяснены в рамках двухполоской модели з - ¿-рассеяния. /

• Эффективные величины теплоемкости гадолиния в области температур ГПУ-ОЦК-перехода и коэффициентов температуропроводности гадолиния и тербия в жидкой фазе зависят от частоты температурной волны в образце, что обусловлено соответственно процессами перестройки кристалличесхой структуры твердого гадолиния и свободно-конвективным движением жидких гадолиния и тербия.

• Существуют области изменений параметров теплофизических моделей, в пределах которых вовможно измерение ТФХ твердых и жидких материалов соответствующими методами с оаданной методической погрешностью при минимальном числе непосредственно измеряемых величин.

• Величина коэффициента температуропроводности гадолиния, тербия и иттрия в жидком агрегатном состоянии возрастает при повышении температуры.

Апробация работы: о реоультатах работы докладывалось на 3 и 4 Всесоюзных конференциях "Метрологическое обеспечение температурных и теплофизических измерении в области высоких температур" (Харьков, 1986, 1990), на 9 Теплофиоической конференции СНГ (Махачкала, 1992), на 2 Всероссийской научной конференции студентов-фияиков (Технополис Заречный-Екатеринбург, 1994), на оаседаниях 2 Международной теппофи-оической школы (Тамбов, 1995).

По теме диссертации опубликовано 10 работ, список которых приведен в конце автореферата.

Общий объем диссертации -117 страниц, включая 27 рисунков и список литературы но 120 наименований. Диссертация состоит ио введения, пяти глав и оаключения.

\

б

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Но введении отмечена актуальность темы представленной диссертационной работы, сформулированы ее цель и научные положения, выносимые на защиту, а также перечислены основные результаты, характеризующие научную новизну и практическую ценность проведенного исследования.

В первой главе рассмотрено современное состояние исследований редкоземельных металлов, и сформулированы задачи настоящего исследования.

Область применения отих металлов и материалов на их основе неуклонно расширяется и постоянно требует новых онаний об их свойствах, в том числе и физических.

Теоретические и экспериментальные изыскания в области фиоики РЗМ имеют и самостоятельное (значение. Ряд лантаноидов оказался подходящим объектом для изучения связи особенностей электронной структуры с наблюдаемыми свойствами вещества. Для редкоземельных металлов характерно существование широкого спектра кристаллических и магнитных модификаций, а также наличие специфических черт протекания фазовых переходов. Сравнительно низкая влектро- и теплопроводность РЗМ актуализирует вопрос о природе рассеяния носителей оаряда и тепловой энергии в этих металлах.

При обзоре результатов исследований редкоземельных металлов особое внимание уделено данным об их тегаюфтшческих свойствах. Отмечено, что при высоких температурах эти свойства изучены недостаточно.

Так, например, данные об изменении величины удельной теплоемкости тяжелых РЗМ при ГПУ-ОДК-переходе /1/ не согласуются с непрерывным характером изменения величин удельного электросопротивления и плотности при зтом структурном превращении. Можно привести лишь одну-две работы, содержащие данные о температуропроводности жидких

иттрия и гадолиния /2,3/, к констатировать отсутствие таких данных для тербия.

Отсутствие надежных и подробных сведений о ТФХ РЗМ при высоких температурах обусловлено, прежде всего, недостатками в методическом обеспечении эксперимента, а также трудностями устранения влияния специфических свойств РЗМ на результаты измерений.

Перед настоящим исследованием стояли следующие задачи :

• экспериментальное определение закономерностей изменения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности твердых и жидких иттрия, гадолиния и тербия в области высоких температур, включая температуры ГПУ-ОЦК-превращений и температуры плавления этих металлов;

• аналио процессов накопления и переноса теплоты и выяснение роли различных механизмов рассеяния носителей тепловой энергии в рассматриваемых металлах на основе полученных данных об их тепло-фноических свойствах, выявление особенностей протекания процессов структурных переходов и плавления в РЗМ;

• разработка методов измерений теплофизических характеристик веществ и создание соответствующих экспериментальных установок для проведения измерений коэффициентов температуро- и теплопроводности и теплоемхости твердых и жидких редкоземельных металлов.

Во второй главе проведен краткий обзор существующих методов исследования теплофизических свойств веществ и представлены два метода измерений теплофизических характеристик материалов. В известном методе комплексного намерения ТФХ твердых материалов (МТМ) модулированный тепловой поток воздействует на одну ю поверхностей плоского образца и возбуждает в нем температурную волну. По измеренным значениям фазы и амплитуды этой волны на противолежащей поверхности

обраяца определяются его коэффициент температуропроводности и теплоемкость, а оатем рассчитывается коэффициент теплопроводности.

Вшгжно, тто существует достаточно широкий диаиаоон вменений параметров телясфюаческой модели, в пределах которого можно пренебречь теплообменом и считать температурное поле в образце одномерным. Рассмотрены приближение плоской волны, распределение стационарных тепловых потоков, наличие неодиородностей тепловых свойств вещества образца. Уточнены границы применимости аппроксимаций для расчета его коэффициента температуропроводности и теплоемкости по минимальному числу параметров температурного поля с заданной методической погрешностью.

Предложен новый метод измерения ТФХ твердых и жидких материалов (МТЖМ). В этом методе модулированный тепловой поток воздействует на одну шз плоских поверхностей цилиндрического образца, возбуждая в нем температурную волну. Значения ее фазы и амплитуды измеряются на этой же плоской поверхности и в дальнейшем используются для расчета коэффициента температуропроводности и теплоемкости исследуемого вещества.

С целью теоретического обоснования метода рассмотрена следующая задача (рис.1). На центральную область плоской поверхности образца, представляющего собой идеальное тело типа полуограниченного цилиндра, помещенного в камеру с инертным газом, падает модулированный тепловой поток с поверхностной плотностью д = ехр(»ш(), где д,д0 - постоянные, у - частота модуляции, I - время, и вообуждает в нем температурную волну Г(г,2,<) = Т(г,г) + 0(г,г)ехр(Ш), где Т - температура, г,г -текущие координаты, отсчитываемые от центральной точки поверхности образца, на которую воздействует тепловой поток.

Температурное поле в образце описывается уравнением

с граничными условиями:

02 у 1! ■ и \ 0 , 6 < Г < Я,

г = Я: 4- ое6{Р - Ц) + Тз> = 0, (2)

г = оо: Т = сопз^), А = COQSt(Г),

где а и А - коэффициенты теынературо- н теплопроводности вещества образца соответственно, Я - его радиус, Ь - радиус теплового потока, Ас -эффективный коэффициент теплопроводности инертного гаоа в камере, в которой находится образец, в 7], * = 1,2 — расстояния от образца до стенок камеры и температуры последних, ох е, 6 - соответственно постоянная Стефана-Больцм&на, приведенная степень черноты и коэффициент облученности.

Предположение |8|(г, г) < Г(г,г) позволяет линеаризовать граничные условия и получить аналитическое решение оадачи для 9(г, г). В результате проведенного численного исследования этого решения выяснено, что существует диапазон изменений параметров рассматриваемой оадачи, в пределах которого можно считать величину теплообмена одинаковой на всей поверхности образца и температурное поле в нем при этом одномерным. Установлено, что данная идеальная тепловая модель применима для описания распространения температурной волны в реальном цилиндрическом теле конечных размеров, если высота такого.тела больше его диаметра. Для сдвига фаоы колебаний температуры в центральной области плоской поверхности образца относительно колебаний теплового потока на этой же поверхности при небольшой величине теплообмена справедливо следующее выражение:

у = аг^ ^У^/^)+ сов№ Д^*) ~ ехР(Ь УрТ^а) ф

в1п(Ь\1ш/2а) - соз(6^/а>/2а) + ехр(Ь у/ш/2о)' Используя эту аппроксимацию, можно осуществить измерения коэффици-

ента температуропроводности исследуемого материала с методической погрешностью, не превышающей единиц процентов.

В третьей главе на основании реоультатов второй главы сформулированы общие требования к организации и проведению измерений тепло-физических характеристик материалов и конкретно редкоземельных металлов методами МТМ и МТЖМ.

Приведено описание установки, реализующей метод МТМ. С целью обеспечения заданной величины аппаратурной погрешности измерений теплоемкости методом МТМ эта установка была частично модернизирована. Оценка величин методической и аппаратурной погрешностей измерений и погрешности, вызванной действием помеховых сигналов, а также результаты калибровочных экспериментов на образцах желеоа показали, что общая величина среднего квадратического значения относительной погрешности измерения коэффициента температуропроводности равна 1,7 %, относительной теплоемкости - 3,3 % и средней температуры образца -0,42 %.

Создана новая установка для исследования теплофизических свойств твердых и жидких материалов (рис.2), и подготовлен эксперимент по измерению коэффициента температуропроводности методом МТЖМ. В установке использован лазер инфракрасного излучения в качестве источника теплового потока (1), механический модулятор (2), коллиматор лазерного луча (3), фото- и термопреобразователи (4) и (5) для регистрации параметров температурного поля на поверхности образца, измерительная аппаратура (6), по выходным данным которой рассчитываются значения коэффициента температуропроводности. Образец исследуемого вещества в тигле (7) помещается в вакуумную камеру с высокочвстым инертным газом (8). Для поддержания средней температуры образца испольоуется электропечь сопротивления (9). Анализ погрешностей измерений включал в себя оценку величин методической и аппаратурной погрешности, а также погрешности, вызванной действием помеховых сигналов. Представлены ре-

г

и

и

Л:

; о ;

л

и

Рис.1.К постанови оадади теплопроводности

И::

Рис.2.Бпох-схеыа установки дна исследование тепдофгоических свойств твердых и жидких материалов

оультаты калибровочных экспериментов на образцах железа и исследований температуропроводности стали в твердом и жидком агрегатных состояниях. Полученные реоультаты покапали, что общая величина погрешности измерений относительного коэффициента температуропроводности не превышает 7 %, в том числе флуктуационная составляющая, определяющая разрешающую способность, равна 5,2 % .

В четвертой глазе представлены реоультаты исследований теплоемкости твердого гадолиния в окрестности температуры ГПУ-ОЦК-превра-щения и в ОЦК-фаое методом МТМ и температуропроводности твердых и жидких гадолиния, тербия и иттрия методом МТЖМ.

При температурах ниже 1400 К политерма удельной теплоемкости гадолиния монотонно воорастает и в пределах погрешности совпадает с результатами работы /1/ . При переходе ГПУ-ОЦК монотонный характер температурной зависимости теплоемкости нарушается, а измеряемая эффективная величина теплоемкости с* существенно ¡зависит от частоты температурной волны в образце. Характер этого релаксационного свойства проиллюстрирован на рис.3. Штриховой линией изображена политерма теплоемкости из работы /1/.

При низких частотах температурной волны в образце в рассматриваемом интервале температур наблюдается монотонный рост с* при нагреве. При повышении частоты рост эффективной теплоемкости в ОЦК-фаое становится все менее выраженным, а при частотах выше 25 Гц становится заметным даже некоторое уменьшение величины с* в ОЦК-фаое.

При дальнейшем нагреве обраоцов до 1550 К на политермах эффективной теплоемкости вновь появляются возрастающие участки, что, видимо, связано уже с началом процессов предплавления исследуемого вещества.

В интервале температур существования твердой или жидкой фазы политермы температуропроводности гадолиния, тербия и иттрия монотонны, а в области температур полиморфных ГПУ-ОЦК-превращений и

плавления изменение эффективной величины коэффициента температуропроводности приобретает аномальный характер.

В начале температурного интервала существования жидкой фаоы (значения коэффициента температуропроводности исследуемых металлов совпадают с соответствующими максимальными оначениями этого коэффициента в ГПУ-фазе их твердого агрегатного состояния. При дальнейшем повышении температуры возрастает измеряемая эффективная величина коэффициента температуропроводности жидких гадолиния, тербия и иттрия, причем ее оначения оависят от частоты температурной волны в образце.

На рис.4,а проиллюстрирован характер этого релаксационного свойства для жидкого тербия. Как видно но рисунка, при измерениях на частоте 3,3 Гц рост эффективной величины коэффициента температуропроводности а* был наибольшим, повышение частоты от 3,3 до 10 Гц приводило к более медленному возрастанию этой величины, а результат измерений на частотах 10 Гц и выше от частоты уже не зависел (полктерма а* (10-20 Гц)). Штриховой линией показан вид температурной зависимости эффективной величины коэффициента температуропроводности в области температур фазовых переходов.

В пятой главе проведено обсуждение полученных экспериментальных результатов, в ходе которого рассмотрены процессы накопления и переноса теплоты в твердых и жидких редкоземельных металлах при высоких температурах.

Наличие выраженного релаксационного свойства политермы эффективной теплоемкости твердого гадолиния в окрестности температур ГПУ-ОЦК-превращения свидетельствует о присутствии в веществе двух механизмов накопления теплоты и, следовательно, о двух вкладах и с в величину теплоемкости, связанных соответственно с процессами перестройки кристаллической структуры вещества и с тепловым движением коллективизированных электронов и ионов решетки.

С* ,Дж/(*г К)

Рис.3.Теплоемкость гадолиния

1508 1535

40

40

20

10

Л, I

(а)

10,0- 20.0 I + ТА

■■''■'_I-1-

1300

д.Вг/ОК) 1562 1629

1000 2100 Т. К

Рис.4 .Температуропроводность (а) н теплопроводность (б) тербия

Д * -10 .ж'/с

По аналогии с анализом релаксационных эффектов, обусловленных вакансионным вкладом в величину теплоемкости /4/, можно оаписать :

где и - частота температурной волны, г - время релаксации процессов перестройки кристаллической структуры вещества. Температурная оави-симость вклада с может быть представлена политермой с*, полученной при измерениях на высоких частотах (политерма с*(25-40) Гц на рис.3).

В реоультате проведенных расчетов установлено, что при ГПУ-ОЦК-превращении в гадолинии величина т составляет (17 ±4) мс, что согласуется с данными работы /5/. Значения сг были определены со средней флуктуационной погрешностью 20 % . Соответствующее этим оначениям изменение энтальпии было оценено величиной (1 ±0,3) кДж/моль.

Зависимость измеряемой эффективной величины коэффициента температуропроводности жидких гадолиния и тербия от частоты температурной волны в образцах этих металлов свидетельствует о присутствии в них двух механизмов переноса теплоты, обусловленных соответственно теплопроводностью и свободноюивективным движением жидкого металла. Выделены соответствующие вклады о и (а* - а) в величину эффективной температуропроводно сти.

Вклад а частотнонеоависим, и его политерма может быть представлена политермой а*, полученной при измерениях на высоких частотах. Для жидкого тербия это попитерма о*(10—20 Гц) (см. рис.4,а). При нагревании от температуры плавления до 2100 К величина коэффициента температуропроводности а тербия, а также гадолиния и иттрия возрастает примерно в 1,5 раза.

Вклад (а* - а) заметен лишь при измерениях на частотах ниже (10-15) Гц, причем при понижении частоты от 10 до 3 Гц он становится все более значительным (см. рис.4,а). Для каждой из этих частот существует температурная зависимость величины этого вклада. В начале температур-

кого интервала существования жидкой фаоы на протяжении примерно 100 К величина (о* - о) равна нулю, а при дальнейшем повышении температуры быстро возрастает, что можно связать с уменьшением вязкости исследуемых металлов. Расчеты показали, что при нагревании жидких гадолиния и тербия от 1700-1800 до 2100 К величина их динамического коэффициента вязкости уменьшается примерно в 1000 раз. С учетом теоретических представлений о свойствах жидких металлов /6/ проведена аппроксимация полученных температурных зависимостей относительного динамического коэффициента вязкости формулой

где Е - энергия активации, R - универсальная газовая постоянная, Тпр -температура привязки, равная 1800 К дм гадолиния и 1700 К для тербия. При этом энергия активации структурных элементов исследуемых металлов оценена величиной 570 кДж/моль.

Величина коэффициента теплопроводности жидких гадолиния, тербия и иттрия А была определена по формуле А = аср/>,где/>-их плотность, с использованием данных об удельной теплоемкости /1/, плотности /7,8/ и температуропроводности (данные настоящего исследования) этих металлов. Величина электронной составляющей коэффициента теплопроводности Ае была определена по соотношению Видемана-Франца с использованием стандартного числа Лоренца и данных об удельном электросопротивлении /8,9/ гадолиния, тербия и иттрия.

На высокотемпературном участке существования ГПУ-фазы и при температурах, соответствующих жидкому состоянию исследуемых металлов, политермы А и Ае в пределах погрешности совпадают (рис.4,б), и поэтому можно сделать вывод о преобладании в них электронного теплопе-реноса при этих температурах. Штриховыми линиями на рис.4,б показаны температурные (зависимости величины А5.

Сходный характер политерм коэффициента температуропроводно-

сти гадолиния, тербия и иттрия, полученных в реоультате настоящих исследовании, указывает на одинаковые механизмы рассеяния носителей тепловой энергии во всех этих металлах, что согласуется с аналогичным выводом работы /10/ относительно теплофизических характеристик твердых РЗМ при высоких температурах и позволяет предположить, что взаимодействие электронов с решеткой является основным механизмом рассеяния носителей тепловой энергии в исследуемых металлах при температурах выше 1400 К.

Проведен краткий обзор теоретических моделей, и отмечено, что характер политерм электро- и теллосолротивяения жидких РЗМ не может быть объяснен в рамках модели почти свободных электронов. Для описания особенностей этих температурных зависимостей можно использовать двухполосную модель ¿-¿-рассеяния, в рамках которой рост температуро-и теплопроводности жидких РЗМ при повышении температуры обусловлен уменьшением плотности состояний ¿-электронов вблизи химического потенциала.

В заключении перечислены основные результаты работы. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Развит метод комплексного намерения теплофизичесхих характеристик твердых материалов (МТМ),и разработан новый метод измерения те-плофиоических характеристик твердых и жидких материалов (МТЖМ). Определена степень влияния теплообмена и других факторов на параметры температурного поля в образце, и установлены границы применимости аппроксимаций для расчета его теплофиоических характеристик по фазе и амплитуде температурной волны в нем с заданной, методической погрешностью.

2. Соодана новая установка для исследования теплофизичесхих свойств

твердых и жидких материалов. Сделана оценка погрешности измерения коэффициента температуропроводности методом МТЖМ. Проведены калибровочные оксперименты на образцах железа и исследования температуропроводности стали в области температур 1300-1950 К.

3. Проведены исследования теплоемкости гадолиния в области температур 1400-1560 К. Обнаружено, что измеряемая эффективная величина теплоемкости в окрестности температур ГПУ-ОЦК-превращения зависит от частоты температурной волны в образце. Изучены подробности проявления отого релаксационного свойства, сделаны оценки релаксационных параметров процессов перестройки кристаллической структуры^ установлены оначения удельной теплоемкости гадолиния в ОЦК-фаае.

4. Проведены исследования температуропроводности гадолиния, тербия н иттрия в области температур 1200-2100 К. Отмечен монотонный характер температурной зависимости коэффициента температуропроводности перечисленных металлов в твердом к жидком агрегатных состояниях и аномальный характер изменений эффективной величины этого коэффициента в окрестности температур ГПУ-ОЦК-преврагцений и плавления. Обнаружено, что измеряемая эффективная величина коэффициента температуропроводности жидких образцов этих металлов зависит от частоты температурной волны в них. Изучены подробности проявления этого релаксационного свойства, и установлены оначения коэффициента температуропроводности гадолиния, тербия и иттрия в жидком агрегатном состоянии. Подучены данные о вязкости жидких гадолиния и тербия, и оценена энергия активации структурных элементов этих металлов.

5. Определены оначения коэффициента теплопроводности гадолиния, тербия и иттрия в жидком агрегатном состоянии. Установлено, что при температурах выше 1400 К перенос теплоты в этих металлах осутцест-

вляется в основном электронами. Высказано предположение, что основным механиомом рассеяния одехтронов является их взаимодействие с решеткой и что для описания температурных оависимостей тепло- и электросопротивления и теплоемкости исследуемых металлов при температурах вплоть до 2000 К может быть привлечена двухполосная модель s - ¿-рассеяния.

Цитированная литература

1. Selected Values of the Thermodynamic Properties of the Elements/ Hult-gren R., Desal P.D., Hawkins M. and oth. - Ohio: Metals Park, 1973. -636 p.

2. Новиков Й.Й., Костюков B.H., Филиппов Л.П. Исследования теплофн-оических свойств гольмия, лютеция и нттрия при высоких температурах// Иов. АН СССР, Металлы. - 1978. - N 4. - С.89-93.

3. Новиков И.Й., Костюков В.И. Исследования теплофиоических свойств лантаноидов при высоких температурах// ИФЖ. - 1980. - Т.39, N 6. - С.1010-1012.

4. Крафтмахер Я.А. Точечные дефекты и теплофгоические свойства металлов// ТФЦ, М.: ИВТ АН СССР. - 1990. - N 4.

5. Релаксационный эффект в температуропроводности гадолиния при ГПУ-ОЦК-превращении/ Ивлиев А.Д., Сафонов А.Н., Поодеев А.Н. и др.// ФММ. - 1990. - N 7. - С.134-139.

6. Смитло К.Дж. Металлы: Справ, иод. - М.: Мир, 1980. - 447 с. .

7. Станкус C.B. Термодинамические свойства и фазовые превращения редких элементов, их сплавов и соединений в конденсированном состоянии: Автореф. дис. ... д-ра фш.-мат. наук. - Новосибирск, ИТ СО РАН, 1992. - 39 с.

8. Зиновьев В.Б. Теплофиоические свойства металлов при высоких температурах. - М.: Металлургия, 1989. - 384 с.

9. Güntherodt E.-J., Hauser Е., Künzi H.V. Electrical resistivity of solid and liquid Gd and Tb// Phys. Lett. - 1974. - V.47A, N 3. - P.189-190. .

10. ИвлиевА.Д. Кинетические свойства твердого иттрия при высоких температурах// ФММ. - 1993. - Т.75, Вып.2. - С.9-14.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Поодеев А.Н., Ивлиев А.Д., Морилов В.В. Зависимость величины фазового оапаодываяия от размеров теплового потока в методе периодического нагрева// Метрологическое обеспечение температурных и теплофиоических иомерений в области высоких температур: Тез. докл. 3 Всесоюо." науч.-тех. конф. - Харьков: Иод. НПО "Метрология", 1986. С.271-273.

2. Ивлиев А.Д., Поодеев А.Н., Морилов В.В. Применение метода плоских температурных волн при исследовании гетерогенных двухслойных материалов/ Минск, ЕФЖ, 1989. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 22.06.89, per.N 4111-В89.

3. Иомерение теплоемкости методом периодического нагрева/ А.Д.Ивли-ев, В.В.Морилов, А.Н.Сафонов, А.Н.Поодеев// Метрологическое обеспечение температурных и теплофиоических иомерений в области высоких температур: Тео. докл. 4 Всесоюо. науч.-тех. конф. - Харьков: Иод. НПО "Метрология", 1990. С.250.

4. Морилов В.В., Ивлиев А.Д., Поодеев А.Н. Плоский образец в методе периодического нагрева. Иомерение теплоемкости// ИФЖ. - 1990. -Т.59, N 2. - С.266-269.

5. А.с.1603271 СССР, СО 1 N 25/18. Способ измерения коэффициента температуропроводности материалов/ А.Д.Ивлиев, А.А.Куриченко, А.Н.Поодеев, В.В.Морилов (СССР). - 6 е.: ил.

6. Морилов В.В, Применение метода температурных волн при измерении тегагофиэических свойств материалов// ЙФЖ. - 1991. - Т.60, N 2. -С.324-327.

7. Морилов В.В., Ивлиев А.Д., Поздеев А.Н. Иомерение коэффициента температуропроводности материалов// ИФЖ. - 1993. - Т.64, N 1. -С.73-77,

8. Ивлиев А.Д., Морилов В.В. Установка для исследования температуропроводности твердых и жидких материалов// Повышение эффективности теплофиоическнх исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологическое обеспечение: Тео. докл. 2 Междунар. тепдофио. шк. - Тамбов: Иод. ТГТУ, 1995. С.146.

9. Морилов В.В., Ивлиев А.Д. О методической погрешности оценки ко. эффициента температуропроводности методом температурных волн//

ТЪм же. С.252.

10. Морилов В.В., Ивлиев А.Д. Теплоемкость гадолиния в окрестности температуры ГПУ-0 ЦК-превращения. Иомерение методом температурных волн// ТВТ. - 1995. - Т.ЗЗ, N 3. - С.367-ЗТ2.