Растворимость, диффузия и магнетизм вупорядочиващихся сплавах- со структурами L10, L1, B2, B8 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Дншрсштровсыша дериавниа ушверситет

Г Б ОД

, ^ ^ ^ ^ _ ^Скляр Оюксандра Володамир1вна

УДК 539.282:548.01.571:089.017.13

Розчшшсть, магнетизм та дифуз!я в упорядковних сплавах 13 структурами Ь1о, Ыа, В2, В84.

01.04.07. - ф!зика твердого тиа.

Автореферат дасартацп на здобуття наукового ступеня кандидата ф1зико - математичних. наук

ДП1 продатровсыс 1898р.

Дисертэц!сю е рукопис

Робота виконааа в Дя1проштровськону державному университет!. Науковий квр1вник доктор ф1зико-матаматичних наук

0ф1ЩЕН1 опонэнти:

I, Доктор ф1зяно-мзтв»атвднях наук Воробйов Геннад!й Михайлович, профэсор Г1ридп1провсько1 ■ дзркавао! акадэмп буд!вницгва та архпвктури.

Z. Кандидат ф1зико-мзтвнатичних наук Татаренко Валентин

Ащреович, старила науковиа cni вроб1тшж, зав!дуючиа вютьтом 1нстктута кэталоф!зиш HAH Укра1ш.

Пров!дна установа

Ки!всыай Хнстигуг проблзм матор1&яознавства HAH Укра1ни. Загист в!дзудеться " ^ " JTtStZ/tJl 199 8*р. о годин! на

зас1данн! спец! алхзоваао! вчено! рада К tB.05I.D2. при Да! проштровському державному ушвэрситет! за адресов: пр. Науковиа, 13.

3 дасартащсю кожна ознааомпись у бкЗлютец! Дагпропэтровського дариавного ун1Бэрсигвту за адрзсоа: вул. Козакова, 14. •

Матиста 31 на!да Альфрад1вна, Дн1проштровськиа даркавний ун!Бврс1тгвт, професор кафэдри ексгорикаптально! ф!зики

Автореферат розюланиз_

Вчениа сэкретар

сшщ зл!зовано1 вченог рада

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актузльн! сть теш. Багатокомпонентн! тверщ розчини на ochobi спнаряих упорядковних сплав1в е основании важливими складовимм матерхалш з о с обливши фгзнко - хинчними властивостями. Цо визначае прантичну важливкггь вивчення Оагатокомпонвнтних сплава. Б1льшсть властивостея цих сплзв!в при ф1Ксованому ii miчному склад1 визначасться типом та ступеней впорядкованосп атом IB у матричному твердому розчинк У сплавах, як! мзють атоми шрелдаих влеменпв, поруч з упорядкуванням атомш, можливо i формування магн1тоупорядковано1 структури, що може привести до зм1н магштних властивостея цих сплэв1в. Тому вивчення магн1тного упорядкування в багатокомпоневтних сплавах актуально як з точки зору розвитку твори упорядкування, так i створення матер1ал1в з певними ф1зичними властивостями. Вивчення явмща упорядкування в багатокомпонентних системах е актуальном. i в зв' язку з мошшв1 спо розвитку фундаментальна досл1даень з теорп фазових парэтворень в ТВврДОИу Т1Л1 .

Зв'язок робота з науковши темами. Дисертащ я виконапа в рамках дернСюдаетт! теми "Фазов! пвретворення та властивост! сплав1в" кафедри вксгариментально! ф1зики Дншроготровського державного университету.

Мета I задач! доел!даэння. Метою досл1даення с розроОка твори' розчшност1, намаппчэння та даффузп в упорядковних сплавах та ix взасмного впливу, що в наядних роботах проводилось ще мало.

Дяя досягнення met мети вирнаувалися tski задачи

1. Взасмний вшив розчинност1 двох дам!шок проникионня н at парному впорядаовнону сплав1 зашщзння з ГЦК гратами Ы0, Ы2.

2. РпзчишПоть noMt «оси зашщзт.я в сплавах АВ 31 струетуроо п квагоXImi чному t йэ:'чср*?ляц1 иному найлижяшп. Штачення

ч

характеру розгсдалу атошв домияки на вузлах р!зного типу в залежносп в!д складу сплаву,стугоня його упорядкованосп I темпе-ратури.

3. Вплкв дом1шки на магнетизм сплав1в. Взасмозв' язок намагш-чэння кристалу та розчинносп у ньоиу донИшш проникнення.

4. Взаемозв* язок процос!в поворхвево! сегрегацп компонен-пв, атомного упорядкувзнвя та намэпп меняя сплав! в з урахуваняям об* синих ефзкпв.

5. Процвси дафуз!! на поверяв: та в ой'см! сплаву при нзявност1 в ньому атом!в проникнення. Встановлення темшратурно! 1 концэнтращаво! залэжносп коеф!Щснта дифузп для р;знш мага!тага стан1в сплаву.

Наукова новизна. Проведан 1 доел;дшння дозволили отримати нов! науков! результата: •

1. Втрш розглянуто шалив! сть розпод!лу атом1в проникнення в триангулярних шжвузловинах, що може бути реал!зовано в крксталэх-нагромэдаувэчэх, Показано, що ца сприяс значному зб!льшенню концэнтращ 1 домияки, яка розчинясться в сплав!. Виконано пор! вняння з екешришнтальнши данимк щодо розчинносп

■ водню в металах х сплавах.

2. 'Вдаршэ виконано досл!дгання взасиного вшшву розчинносп двох дом!шок проникнення в б1нарному впорядковному сплаз1 замщоння з ГЩ гратами Ы0. Встановлено кригерш екстремальност! концэнтращ гно! залвжносп розчинност! одн1е'1 з дом! шок проникнення в залежнасп в!д концэнтращ I .друго!. Проведено пор! вняння з вкешркиэятадьними даними щодо розчинност1 водню у Н1К8Л1, зал! 31, алюшнП, мхд! в залэжностх в!д наявност! вуглецю, азоту, кисно.

3. Вперше розроблэно теорш феро- ; антаферомагнетизму атамнавгарядковних сплав! в ОШ структури !з в!льною поверхною

г

граш (110). Запропонсвана модель сплавIв яшсно В1дгворюе основш риси упорядаування феро- та антиферомаплтних сплава 13 вт льною поверхнею.

4. Показано, що внасл1док пйбс1вського збагэчвння поверхневого монсшару одним з компонент! в сплаву коэфщ! снт самодафузи в пошрхнавону моношар! феромагштнага сплаву суттсво В1др1зняеться В1Д коэфщивта самодафузи в об'см:.

Практична цттсть. I. Можяиысть розпод1лу атом1В впровздаевня в трг ангудяршх мжвузловшах можа дазвалгги пояснити велику розчданють во дню, напрюиад. в паладП, цирконI:, шобП та' 1нших кристалах- нэгромадаувачах. Дослгдання к1Н9тйки трерозщщлу атошэ прошкненвя 31 змною температуря сшиву дозволяв ОД1ШТГИ час рвдаксацп цього процэсу.

2. Рсзвинута теор1я дозволяв визначити характер концэнтрац1й-но! . зажигает: домники пронгаснення, г £ темпзратурну залежи сть, з'ясувати р1ВН0Взшу концентрат ю домшки проникненля при яаявносп в «ШВ1 1шшх домток,

.3. За допомогою розроблено! теорп формування ваканс!й в поверхневому моношар! можнЗ визпачати для кожного конкретного сплзеу . з В1ДОМИМИ внергетичними стал ми можливють прояву сегрегацп ксмпонеапв, встановити температурну залзжшсть коеф1ц1ента дифузи для ртзних магнташх статв сплаву.

4. Теор1я повэрхнэво! сегрегацп компонент!в сЯнарних атом-новпорядаовних мЬгштних сплав!в меже сути використана для якюно! 1 атерпретат г поверхневих ф!зичних властивосгэа сплав!в гарэхщшх нетал!в (наприклад, тешературнэ залашють коеф1ц1снта аоверхнево! дафузи при наяшост 1 фазових перетворень).

Одпбистия внасрк пошукувачз. Осжовн! результата та висношсл дисвртчци отршэш особиста авторов. Постановка задачI, акзначшшя нчпршша дсглджэнйя та оОговорения розультчт» в

виконаш разом з яауковим кер1вником, доктором ф1зико-матвматичних наук професором Матисшою З.А.

На захкст виносяться. - . -

1. Змендання впливу о дан 61 дошшкя проникнення на розчинщсть друго! в упорядкованому сплав! у пор1Внянн! з неупорядкоьзким.

2. НанЕнють максимума на температуршг залэжност! розчин-ност1 дом1шки проникшая я поблизу,- точки, Кюр! в форомапитному стан1 сплаву.

3. Вплив поворхкевог сегрегёцп на шдвишэння температура Кюр! щодр шрвходу парамагнвтик-феромагнэтик в атомновпорядкованих сшивах.

4. Зшншення, коеф!щ ехгга дафусп атом!в проникнення за рахунок атомного порядку. Магштний порядок зканшуе коеф!щент дифуз11 при додатцих значениях енорп 1 мала 1тного ' впорядкування (феромагнатизм) та зб!льшуе лого при В1Д'смних значениях ц1с! енерги (антаферомагнетизм).

Достов!рн1сть результата робота. В1рог1дн!сть результата робота шров1рялась пор1внянням функцюналышх зэлэяшостеа 13 розрахункових формул з наявшми в Л1тератур1 експершентальними даннми, а також у 'в!дпов1дност!'з принципом погодконносп, за ягам одаркан1 фортели в о кроют випадках зб!гатъся з в!Дошми б!льш простши. Так, напринлад:

а) Хеоретичн1 форму ли залежностей розчинносп в!д температури, кондаитращЕ атонхв мзтрищ, ступеня дальнього порядку знаходягься в хороягк в!дпов1дност! з. ексдаршентальлита данкми ¡подо розчшнасП вадаю в сплавах Рй-Рг, Рс1-Л1, N1-?©.

б) Т9оротичн1 результата ¡додо взасмного вшиву розчинносп двох домиаок 1фоникнвння в ыэталах I сшэвзх погоджуеться з-окепвршэнтальшиш • даниш для пар проникнення водень-вуглепь, водэнь-ззот, водань-кисонь а тотэш.

?

в) Одержана теоретична формула роз чинности компоненту проникиення чи ззшщзяня при розгляд! вклада з чистого мзтаду чи сплаву з малою донников другого компоненту дае аке ыдощ формул як! були отриман! ранни.

г) Тэоретнчниа розрахунак розчинносп дом пеки в mpexi.naxx металах поблиэу татар этури Кюрг добре гагодаусться а ексшримеитальними дзнши ¡цодо розчинвпст! ьодню у феромзплтсюс металах Ре, Ni, Со.

д) Teopifl иовврхнево! сехрегацп кскпсшк'пя дае яг»сну ¡нтерпретащп вхдомих ексгазримавтэльтп результата (позаржвевя температура Курнакова та Kopt перевкв.уе таку для оЯ' ему) ф!зичвта блзстивостзй пл1вок упорадковних сплав)в дарах!дних металш.

Структура та обсят дисаотащ!. Дисёргзщаиа робота оклада--еться 5 даредоови, чотирьох роздан,' висновку, списку идтовпно! лггератури i виклэдэяэ нз и 8 сторикэх, 3 яких Mi- стар, зяямяе текст, crop, малинки, стар, список цктояано!

лпвратури, яка мае т ваза.

Апробащя робота. Основа! результата робота доковtдались нэ таких семхяарзх ! конферэнщях:

1. Всесоюзна наукова конференция з ф!зини тэердого Т1ла (Томськ, 1990 р.);

2. I М1жяароднз конфэрвнщя "Благородн1 I pijqjctсях метали" (Донецьк, 1934 р.);

3. IV Mi «народна конфврэнщя "Бадаеве матер1 алознавотво та х! mi я пдрздв мвталгв" <Кацивел1, I9S5 р.);

4. I Мшнародна конфвренцш "Водаевэ обробка метал в" (Лоноцьк. 1ЭЭ5 р.);

5. Ш Всеукратський семшар "Фэзов! д!аграчи стяшв" (!Оиь. 1905 р.);

В. Р1ДОУУНОИ! пауков! КОНфПрУПЦ! 1 ЯДУ (дннфопо'пзочсыс,

-1993 p.p.):

7. XI Mi«народна конференц!я "Воднэва енергетика" ( Шкеччика, Штутгарт, 1998 р.);

8. Шяшэродниа -скмпоз1ум "Пдрида мэталгв" (Швейдаргя, Фр]дЗург, I99Q р.);

9. V Шжнародна школа "Д1эграми стан!в в матер1алознавств!" (Ки1в - Кавдвол!, 1996 р.);

10. Науково-техн!чна конфэренц1я. з мпкнародною участю "Мзталознавство, кетзлолитво та" терм!чна обробка" (Болгар1я, Казанлик, 199в р.);

11. Никнародаш симпоз!ум• "Воднева' енергетика. Теореткчш та 1взкввврн1 проСломи" (Норвопя, Гршстад,-1997 р.);

12. III Шжнародаа-конфэранщя "Ф13ИЧН1 явища в тверда tíлах" (до 80-р!ччя акадэшка 1.М. Л1фшиця), (Харк!в, 1997 р.);

13.. 7 М1ншародаа конферетця "Водаевв матер!алознавство те х!м1я П дрцц!в ютал!в" (Кацивзл!, 1997 р.);

14. II Шжнародаа конфоренц! я "Блзгородн! та р!дк!сн! ьэтали" (Донецьк, 1997 р,).

15. VI 1 VII НШшародпиг ярмарок та сишоз!ум "Катал 97" та "Катал 98" <Чэх!я, Острава, I9S7 р. та 1993 р.);...

Публ1кацп. За темою дисертаШ I опубл!ковано 22 робота, з них 4 статоа в цэнтральйих журналах, та 5 статеа в зб1рниках шшарадаих конфоренцш.

Короткиа ач!ст робота.

В гаредков! обумовлвна ' акгуальн! сть внЗрано! теми та юта робота, вказана науковз новизна 1 практична щщцсть одэржаних результат!в, сформульован! положения,- як! виносяться на захист, наведено,в1 домоет! ш,одо структура робота тз п апробацП.

У гюршому розд1Л1 подано огляд науково1 л!тератури за темою дисертацп, розглядакггься. юнукш способи вивчення диффУзП , атомного I магштного впорядкування в сплавах. Подано огляд вид!в сплав!в. Розглядасться вакэнс!аниа механ 1зм дифузи та самодафуз! 1, приводиться метода визначення кавфнцснпв дифузи I р1вноважно! концэнтрацп ваканс1й. Розглянута розчишпсть домшок проникнення '1 замицення в сплавах, подана ощнка вплиау внутршни 1 зовн1шн!х фактор! в на гцэдэс розчиняосп.

Детально розглянуто статистичн1 метода досл1даення впорядкування, заснован1 на уявлэтп про дальша та блжн!й порядок. Таком описан! ф!зичн! властивост!, вплив на як! моя® виявляти впорядкування. Подано огляд теорэтичних досл1даэнь нагн1тних' перетворень в сплавах в иодал! молекулярного поля Гейзенберга. Розглядасться взаемозв*'язок прочее!в розчиннос?1, впорядкування I намагшчення.

В другому розд!л! теоретично досл!дауеться розчиннють домшок в сплавах. Опечатку розглядакггься дам пики проникнення в сплав! АВ з ГВД гратами Ы2. 3 умов м1н1муму в1льно1 енерШ сплаву знааден! числа атомI в ■ проникнення в ргзного типу Шжвузловинах

\ ч

» з м 11 е*р кТ-.. „ 1 „ Р ехР кГ

1 + Б ехр ^ 1 + Б ехр

Б ехр -тД

Мв - 2 N -. <1 )

1 + Б ехр

V II

а1 2

П ехр Б ехр гст- .

V йм .......-^т-' V-2 н--\ '

1 4 В ехр 1 »- В ехр

1 D

а та кож заяоягнють рорчинясет! S В1Д темшратури, складу сплаву, ступени далънього порядку t онергеткчких параметр»я.

, \ \ « \ S » D[3exp-jj^ + ехр-ет + + 24эхР-кХ * 8ехР~кТ <2'

дгя Бпорядкоакого сплаву 1

о*

„ ( VQ Ц. t' ,

Я - 4D|6X{>-J^. + 2exp-£r + Bexp-^Y I . (3)

дул ьовпорядковного, дз D константа, Nol, Иог, He, Noi, No KiJtbKicTb этом 1 в дошшки в октаедрнчних , никвузловинах даох ТИП1В, тетраедричних е, та триэнгулярнкх Qs, Qa; - енергп атом!в домики, в мЬкзузлозшах типу t - о(, 0а, е, Qlt Q,, як1 залэжать в!Д складу сплава t параметра порядку, к - стала Больдагна, Т - гйсолягна температура, К - к!льк!сть ус! г вузл:в этом!в сплаву.

Побудовано теоротичн1 крив! темдаргтурно! заложност! розчинност!, пк! cpiвставлан! з ексшрикентальними графиками.

Вжонано теоретична досл1даоння ззасмного вшиву розчинност! двох Д0М1Е0К проникаэняя 0 та D в б!парному впорядковному сплав! зам1ЦЗШШ з ГЦК гратаки Ы0 (типу СиАи).Використовувчи м1н!м1зад!» в!льног енэргп сплаву, отримзли р!вняння взакмноГ ззлежносп розчияностев g ■ g(d> та d = d(g)

Ааехр--ш-

а - д^ехр ^ ■

для нбвпорядкованого I

п 1. 2йЦас) 9= 2Аоехр-йт-.

а- 2Аоехр-и--

(б)

для максимально впорядкованого сплаву, да д, й - р!вноважна концентрации компонент!в в, В в сплав1, Ц^, - енергп взасмоди атомних пар, узятих з протиложним знаком (а = А,В, р = С,С), - эктивнють атошв сорта I = в,Б, т^ - максимальне

значения параметра дальнього порядку т) на вузлах грат.

'1

Побудовано графиси залэжностеа разчинносп одит дом!шки проникнення В1Д концентрат! атом!в друго! дом!шни для обох випада1в невпорядкованого та максимально впорядкованого сплав1в. Розглядаються випадки розчинност! дошиок при ргзних температурах сплаву.

В другому розд!Л1 доел! дано також розчиншеть домляки замицэння, Розрахунки проведан! без урахування кореляцИ та з I! урахуванням, проведено поршшння результата цих двох кэтод!в. Для досл1даення разчинносп розглядався бтарния ■ впорядковниа сплав АВ структури В8,. М!аш!з.уючи конф1гуращйну частину в1льно1 енерги сплаву 1 використовуючи метод невизначених множилив Лагранжа, отримали р1вняння, з якого иожна визначити р!вновашне значения дальнього порядку в сплав!

р11 )р12 I

кт й' -¿тогт = ^р1г'ииАВ- "л*- у;*>+

РГ Рв

/г

а також апрюрш ймов!рност1 замданвя -вузл!в атомами дом!шки.

< 1 > I 1 > 1»> и>

Р"'-Х«[РД Р. /РА р,

III •»> И> III .

р£г'»ЗиЯРд Р, / РА Р„ ] Е(СВ1Ьг)

в безкорелящ гному набликэнн! 1

(7)

р;1 ¡и»

¿4. К) > р< 2 > , ГВ 22-1 « рЧ1 I 1 р( 11 > г?в г/а

и;1 1р11 1 р1 12 >2р< 12 12р! 22 >р< 22 > а В В а ■ аа ГВВ

" црва а а | • ехР кГ + 1рав Рвв \ ехР кГ ] 1Раа ^Р кГ + Ргз ехР кГ ] '

р<" ,„[ ра* >рв' [ р12а2>^2' г"

С " р1г1р12! 1 р(12)2р( 12 )2рП1 1р(11 )

i гд 8 * 1 а в в а ад гвв ■>

• [(рав2'рАА2 ]1/г®хР Я1Г + К^'^'Г^хр£]

1РАА ехР кТ~ рвв еэсР кТ~ ] *

(8)

з урахувэнням корелящ I, да А. I V - абсолютна 1 тепловз активносп атом! в домишки, г - коорданащйнэ число дано! структури, Р^1- апрюрн!'2мов1рност1 замнаення ву&лгв типу I * 1, 2 атомами соргта а » А, В; Р^зпостерюрнг ямовгрност! замицвння пари навблютих вузл1в I, атомами а, р, -енергИ взаемодИ. атом1в а, р, ил, и^ -енергетичн1 параметри, ях1 визначають теплота розчшэння дом! шки' С у чистих метзлах;

)

величина Е залежигь вхд складу сплава I температури, a G, dj, d2- шр я В1Д параметра порядку.

Розглядаються випадки впорядаованого i невпорядкованого сплаву. Побудоваш графиси темпаратурно1 i концэнтращ ано1 залежностея, aki сшвставлен1 з експериментальнши данши.

Розд1л 3 присвячено дослЦркенню магншиа властквостея 'атомновпорядаовних сплав1в. Розглядаються мапптш властивост1 сплавш з атомами проникнення. Дскшденнп проводилось на баз! молекулярно-кшетичних уявлень дяя иагштних сплавш з ОЦК структурою Вг.З допомогою MiHiMi3ami В1льно1 енергп одержан! вирази для температури ttopi. Побудован1 графиш концэнтращ яно! залежност1 температури магытних перетворень.

Проведано теоретична досл1даення повврхнево! сегрэгацп компоненпв, атомного впорядкування ü намаплчення сплав!в з урахуванням об'смних i поверхневих ефекпв. Одержано фармули дяя розрахунку поверхневих температур Кюр1 чи Нееля

ZJS 2

Г.»- ± ■ <9>

1 Курнакова

Tso= 2ЙЧа°М • <IQ>

да W3, Js- енергп елэктроИшчно! i обшнно* взаеиод!! пар атом!в в поверхневому моношар!, csA, са3- повэрхнев! концэнтращ I компонентт А, В.

Доел! даення проводились дяя фэро- та антаферомапитних атомновпорядаовних сплав!в OUK структур« з В!льнсю повотшкв граш (НО). Побудовано граф!ки залэшост! повепгнзво!

концэвтрацп одного компонента В1Д вин дао I об' смно! кондантрацп цього компонента, вхд стугоня дальнього порядку, В1Д параметра намагшченост!. З'ясовэно темгоратурш " залэжност! параметр^ порядку, а також вигляд фазових дгаграм, як1 визначаклъ тэмшратури • перехода типу парэмагнетик-феромагнетик', парзмагне'гас-анпфэромзгвэтик 1 атомниа порядок-безпорядок в залэяшосп В1д складу сплаву. •Вивчено окрем! випадки:

а) мала домика немагн!тного моталу в гореидному елэменп;

б) взасмозв'язок поверхнево!* сегрегзцп 1 намагн!чення;

в) взасмозв'язок поверхнево! сегрегаци та атомного впорядаування.

Четвертая розд1л присвяченд вивчвнню. поверхнево! 1 об- смно! дафузи в атоиновпорядкованих магнитах сплавах. Враховано двг кэхашзми впливу намапичэння сплаву на дга}уз!ю прониклих атом!в: шх8Н1зм вшшву чэрез атомне впорядаування I стрикц!иний мехашзм.

' Спочатку розгладэсться дафуз!Я атом! в проникнення в упорядков-ниХ сплавах зам!цэння. Атомне впорядаування розглядаеться. в яэближенв1 Горського - Брехта - В!льямса, магнетизм - в кваз! клэг.ичному язблишнн! за Гейзенбергом. ©ормулэ дяя _ коеф! щ снта дифузп визначае гого зэлэшпсть В1д складу сплаву темгаратури, таску, 'параметра атомного I магн1тного порядков та ояаргетичшя констант. КоефЩеет об'смно! ди$уз! I дор!внюс

_ м- Ц"х. ' В - 00ехр / сЪ^р- , (11)

да константа, х,- параметр дальнього порядку в об'см!, якия залажигь в!д магнитного порядку; и* 1 и" - енергетичн! величини, як! залежать В1 д таску, концэнтращи компонент!в А, В та енеп в обм!нно! взасмодп пар атомгв АС, ВС. Досл!джено окрем! випадки: а) атомновпорядковяия ■ ' немагштний сплав у в!дсутнсст! зозшшнього ' тисну: б) атомнонэвпорядаованиа

феромагн1тниа сплав. Побудовэн! граф1ки тэкторатурно! I концентрат яво! залэжност! коеф1Ц1снта дкфуз! I.

Проведено теоретично досл!даення р!вноважних к1лькостея ваканс1Я на поверхн! 1 в об'см! кристалу. Доел!днення проводились на приклад! впорядкоаних феромагв1тних СЩ сплэв1в й в1львою поверхнею кристалогрж} I чно I гран! (НО) в рамках модел! Горського-Брзгга-В1льямсэ. Формули для р1вноважних чисел ваканс!я в об'сн1 сплаву дор!вншгь

СЧ 2ехр{- ил+ *А + ' •*«*!>]} • <12>

С- г М^тГ *еЧ- М^- +

с

для фэромагпеттшв

С- н М^Г^Ч" гЫ"«* «А+ ^ -

• (13>

С'- г <№ ^ -

для антиф0ромагнетик1а, да п г к!льк1сть атон!в, сА - в1дносна концэитащя атомш соргта.А, х^ стутань утгарйдку'ваиня атом!в в

об'ем!, х,- вютосна спонтанна намэгн1чонн!сть в об'см!,

«

-обмIнний параметр мия атомами .в об'еш, !'- &®чстрох1м!

енергетичниа параметр mi« атомами в об'ем!, енерпя

упорядкування в об'ем I, ц, ш - константа, J - енерпя обмшних взаемод1И в оО'ем].

Вивчасться самодифуз1я в o6'gmi 1 на поверхш сплаву. Р1вняння для густини потоку J* м1чених атомов щодо поверхнево1 самодифузг I в налрямку .oct х у в!дсутност1 атомного порядку мае вигляд

j. л2 г -ail ' -Au^fln*

-K-.0«v[i1+ os)exp -gf +(1- os)exp . (14)

да a - сталэ гратки, т - const, с - параметр поверхнэвого магштного порядку, Ац.,' Диг- едаргетичш бар'бри м1чаних атомiв

<?П;

А з правою г та л1вою 1 ор1ентац1ями fx спин1в; -д^- - град!-ент к1лъкост! М1ЧЭНИХ атом!в. Коеф1д1енти самод1фуз1! дорШндагь

D* - D Г С»*°»8.1" ^ 1.

°1сасв i-o^ J

f-hfJA6 AA - J*B >CSA , 1 „ „,fJAB +(JAA " А В >CSA „ Л

-2kT-asj- °ssh[--Ж-°sjr

'М- 4 ' + 2<UiB+ ^B>-2UAB> +

[к*- <к-?Л/а+

О* РЛ4Г- +

+ 3[<J;B- jm>- J'CA+ 2<JiB- J;B)°SA+ 2J'0.4eA]o,ou-

для повзрхш i

DA„34chl--2kI-°SJ- -ш-о,,]}-

•exp{- 4т[4<Удлсл+ VbbcI+ 2UabcAcB>.+ üAAcA+ vBBcB+

для об'ему. В формулах (15), (16) вс1 валичиъи, кр1м парзкэтр1в иагштного порядку cjs, ov та концентрата сд, св, csA,cSB, являють собою енергетичн1 параметри елэктрохШчно! взземодП атом!в та ocSmihho! взасмодп íx валэнгних влэктров1в.

Побудован! фазов1 д!зграми переход!в пзрамзгнвтик--фэромагнеткк в поверхневому ионошар! 1 в об'ем! кристалу,. а також граф!к заложносп коеф!тента поверхнево! С8шдифуз1! в1д темперзтури.

На зак1нчэння вжладойо основн! результата та висновки робота: '

, 1. В результат! досл1дшвня взэемного вшмву розчинност! двох дом!шок проникнення в б!нарноау впорядаовному сплав! замИцення з ГШ структурою типу Ый, Ыа з'ясована зяетш!сть розчинност! 0дн!с1 дааяшки в!Д кондаатраш! друго!, тешэрзтури ta этомного порядку, вртанорлэно кротерт екстремальност! концэтрацишо! залэжност! розчинност! одн!с1 з дом!шок проникнення, показано

4

ЗМеНШЭННЯ взавмного впливу розчинност! ДОМ!шок' при наявност! атомного порядку. Результата тэоретичних розрахунк!в ствставлен1 з , ексгоримэнтальнимя даними по 'концентрацией за^ежност! розчинност! водаю в сплавах 1/1-0, ÍIl-Sl, Al-Si, Cu-P, Cu-Si', Cu-O, Pd-B, 7e-C, Pe-Sl, $1-0, Tl-C-H-O. Результата досл!даення сприяють мсжливост! шдбирання дом i шок проникнення з метою формування в сплавi нообх!дних ф!зичних властивостей. '

Z. При вивченн! розчинност! дом!шки зам!дання т сплав!. АВ 13

структурою В8Д з'ясовано характер розгадалу атомш домипки'на вузлах р1зши тип в в залэжносп В1Д складу сплаву, атомного порядку та, темшратури. Показано, що атомниа порядок зб!льшус розчишцсть. Одержан! теоротичн! висновки дойре узгодаукггься з експериментальними даними по розчинност! А1 в кадм1€В1й матрщ1. Ад, Ве, Нс1, Бп, Ы, 2п, У в магн!ев!й матриц!, А1, Си, Ре,# Ио, Та, Бп, Се в татанов1й матриц!. Знания енергетичних параметр! в з кезалэжних ексшрикантальних даних Може дозволити оц1штги за допоиогом отриманих формул багато як1 ф13ико-х!м!чн1 характеристики сплав1в, а також регуловати розчиншсть домипки пхдЗиранням складу сплаву або В1даав1дною термообробкою з метою формуванвя в ньому повних ф! зичних властивостей.

3. Побудова теорП розчинност! домипки проникнення в бшарних атомновпорядаовних сплавах дозволила установш-и монотонний характер залажност! розчинност! в!Д ступеня намапиченосп та екса^мальциа В1д темшратури поблизу точки Кюр;. Результата розрахунк!в сп!вставлэн1 з експериментальними даними щодо розчинност1 водшо у зал131, кобальт!, кисель Теоретично обгрунтоваш шрадбачення про зм1ну характеру мшатомно! взаемодп 31 'Зб!льшэнням параметра магн!тного порядку шдтвердаено експериментальними 1зотермами розчинност1 водню в металах Ре, Со, N1, побудовэниш для темшратури виде 1 нияче точки йорк

4. досл1дазнн1 процзсу поверхнево! сегрегацП комданенпв сплаву встановлаьо 11 зв'язок з намагн1ченням та атомним упопадкуванням. Внасл!док доел Цркенвя фазових д!агра.ч обгрунтовано, що повврхнзв! темгаратури фазових таретворень (темшратури Курнакова I йор!) не можуть бути б1лышми, ш»; в!дпов1да1 ой' емш Темшратури. Розроблзна теор!я можа буш використана для сплав!в, повер-ишвиа шар якиа окладаеться з дан) лькох пришвэряшвта

г»

1!оношар!в, а також для та оно! пперпретащ I ф!зйчних иластивостев

iS

глвоч упоряцковних спляш в парехгдних НЗТЭЛ1В, товпаша яких така, що об'екну частаау мета пвзнаги "резервуаром концептрэцП" для приповорхових монзшар:в.

5. Вивчочня ксеф:ц1онта дифузп атошв преннкяэння в сплзвчг дозволило встэновити, цо йтомно вшркдкуБЕНПЯ зкеншус коеф!ц1е,ет взавмяо! дкфузп, а мггШтне мс;«э як зсЦяьшувзти, так J змоншуьати в з;)-лежяост1 ыд зкь!с1н енорпа dcmihkoi пзземол! 1 магн1тних момент!в атом1в.

6. 3 результат досл!даення впливу пббехвеъкиго збэгэчення поверхн! мапитяого зтомновпзрядаовного сплаву нз самодафузно «ого компоаенпз встзноалено сгимулюзання явища яозерхнево! сэгрэгэцП этомяин та мэгч1т1мл порядками, а тэнож, що коефниеят сакодифузп компонента сплаву зкегшустьск за рахуиок мзпптного вгорздяування. Запронована 'reopi я новд дезволити визаячатя для шитого конкретного' сплаву з в1домими енергэтичйими параметрами межливють прояву еегрегацп компонент^, ом! ни ковф!Щента позерхлэво* дафузи, а також установите тэздюратурну ззлзгчють коефЩ1бнта дифузП дяя pt звях мзпл'тних стан!в сплаву.

Основн! результата дисергацп надрукоЁан! у роботах:

I. Матысина З.А,, Скляр A.B. К теории раствори?,гости примеси в сплавах. // Метз.гхофизика к новеятэ технологии. -I9S6. - I. 18. - N Ö. - С. 54-58.

■ 2. Матысина З.А., Риздвялецси? Д.Р., Скляр A.B. Поверхностная сегрегация компонентов бинарных атшноупорядочизавшихся магнитных сплавов. // Поверхность. - 1998. - N 9. - С. 50-59.

3. Матысина З.А., Скляр A.Ö. Диффузия за поверхности упорядочивающихся магнютих сплавов, /7 Поверхность. - 1997. -N 9. С. 53-60.

4. Матысина 3.Л. t Гизяаянэцкий Д.Р., Сгсяяр A.B. Диффузия внедренных .чтеноэ в маЬттяия еплзвях. // Известия вузов.

Физика.- 1997 - I. 40. - N 4. - С. 105-107.

5. Zaglnalchenko S.Yu., liatyslna Z.A., Sklyar A.V., Schur'D.V., . Plshuk V.K.. Hydrogen effect on magnetic phase tramiormattons In аПоуэ. // Proceedings 11 th Word Hydrogen Energy Conl. - Stuttgart. Germany. - 1996. - V. 3. - P. 2223-2228.

6. Ыагысина З.А., Скляр А.В., Лимина И.Б. Температурная и .. концентрационная зависикости растворимости примесей внедрения-

замгщэния сплавов. // Научно-техн. кбнф. с междунар. участием "Металловедение, металле, литьё и термическая обработка". -Казанлык (Болгария). - 1996. - сб. часть„1. - С. 15-19.

7. liatyslna Z.A., llmLna I.B., Sklyar A.V..Heat capacity of Ironnlckel- alloys with Impurities In region of phase

i transformation- // Proceedings 6th International Metallurgical ialr and • Symposium. - Ostrava ( Czech Republic ). - V. 4. -P. 115-118.

3. Hatyalm Z.A., tayanol V.H., Sltlyar A.V., Llmlna I.B.. Volumetric and' surface distribution of Interstices In crystals. Surface segregation. // Proceedings 6th International Ketall-urglcal Fair and Symposium. - Ostrava (Czech Republic). - V. 4. -P. 119-121.

9. Zaglnalchenko S. Yu., Matyslna Z.&., Sklyar A.V.. Theoretical Investigation of the solubility of substitutional lopurtty In alloys: Proceedings 7th International Metallurgical Symposium. -Ostravu (Czech Republlk). - V.4. - P. 71-78.

10. Матысина 3.A., Риздвянецкий Д.Р., Скляр А.В. Равновесные вакансии и самодиффузия в поверхностном монослое упо-радрчиващихся магнитных сплавов - Москва, 1935. - .30 с. -Дш. В ВИНИТИ 24.10.95, N 2812 - В95 • // Аннот. в ж. Изв, вуз. Сизики, -Н 4, -С. 327, 1996. '

11. Иатыс. на З.А., Скляр А.Б.. Диффузия * a i ом о а ьнед(>ения

г/

в ОЦК атомноупорядочивапвдхся магнитных сплавах замещения при наличии внешнего даялэния - Москва, I99B. - 27 с. -Деп. в ВИНИТИ 25.02.98, N 553-В96 // Аннот. в ж. Изв. вуз. Физика, N в, С. 127, - 1996.

12. Скляр A.B.. Растворимость примеси внедрения 6 сплавах. // Труды Всесоюзной научной студенческой конференции по физике твердого тела. - Томск: Том.ГУ. - 1990. - С. 57.

13. Матысина З.А., Скляр A.B.. Магшшшз свойства металлов и упорядоченных сплавов с примесью внедрения. // Труда I Международной конференции "Благородные и рздккз металлы". -Донецк: Дон.ГТУ. - 1994. - часть 3. - С.59-60.

14. Матысина З.А., Скляр A.B.. Растворимость водорода в магнитных металлах и неупорядоченных сплавах в области фазового перехода парамагнетик-ферромагнетик. // Труда I Международной конфереййи' "Водородная обработка материалов"... - Донецк: Дон.ГТУ. - I99S. - часть I. - С. 71-72.

15. Маггысина З.А., Скляр A.B.. Влияние намагниченности на раствор®,?ость водорода. '// Труда I !/вздународноа .конференции "Водородное материаловедение и хгошя гидридов 1,металлов". -Кацивели: Ш1 НАНУ. - 1995. - С. I2S-I27.

Тв.Запшааченко С.Ю., Матысшз З.А,, Скляр A.B. Влияние примесей в металлах'и сплавах на растворимость водорода. // Труда I Междунардлоя конференции "Водородная обработка материалов". -Донецк: Дон.ГТУ. - 1995. Ч. I. -С. 87-63.

17. Katystna Z.A., Zaglnalchenko S.Yu., Sklyar АЛ. Diffusion of Interstitial at aria In ordered magnetic alloys under pressure. // Abstract Booklet International. Simposium on Metal Hydrogen System. - Swltserland: Lea Dlableret3. - 1995.. -4./- P. 41.

18. Zaglnalcbenfco S.Yu., ' liatyslna Z.A., ' , SklyarA.V., Schur D.V.,Plshuk V.K..The*surface pbase diagram'of magnetic

и

ordering alloys.

/У Abstracts 5th Iictoi-national С or if. "Риале diegraroa in ¡naterlala вернее". - Katalvely, IPMS UAS. - 19Эь. - P. №.

•19. Matyalm Z.a., Sfclynr a.V. Llmlna I.В.,

Zaglnalcii&riko БЛа., Schur D.?., PishuK V.K.. i3oplete ol bydrogen solubility in metals and alloys. // Abatr. international Slapofjium "Byilrogen Power. Theoretical anil Knglnlrlng Solutions". Norway. - Grlmatad. - 1997. - P. 5й.

20. Мзтасюш 3.A., Окляр A.B., Поверхностная самодайуэия ийчяеых атомов в упорядочивающихся магнитных сплавах. Поверхностная ликвация. // Труды У Маи.цуыародиоа конференции "Физические яйлйгая в твердых толах" (к 80-летию академика И.М. Лифшица). -Харьков: ХГУ. - I9S7, - С. 1в8,

21. («атыснка 3.А., Загинэйчешсо С.Ю., Скляр A.B., Щур Д.В., Атта И.Ю., Пищук В.к.. Изоплаты елочных гадридсв. // Труда V 1!евдународног конференции "Водородной материаловедение и химия гидовдов металлов". - Кацинели: ИМ НАНУ. - I9W. - С. 56-57.

22. Матысина З.А,, Загияайченко О. Ю., Лимина И.Ю., Скляр A.B.. Влияний примеси радких земель на изотермы растворимости водорода в лантан-никелевых сплавах. // Труды II Международной конференции "Благородные и редкоземельные металлы". - Донецк: Дин.ГТУ. -1997. - часть 3. - С. 143-143.

Скляр О.В. Розчиншсть, магнетизм та дифуз1я в упорядковних сплавах 13 структурами L1o, Ь! г, В2. Щ. - Рукаггас.

Дисортащя на здобуття наукового ступени кандидата ф!зию-матоматичних наук за сдащалынстю 01.04.0?. - фгзика твердого т1ла. - Дэржавний ун1ьерошет, Днщюдатровськ, 1998.

Показана можливють розпод!лу атомт проникненнн и тризнгулярних миквузловинах, нр1вень а тетрэоцричнети та

гь

октаедричними у впорядковних сплавах АВ з ГЦК структураии Ы0, Ь^. Проведан! розрэхунки пояснили ексгориментальн! ефекга зб!льшення розчинност! водшо в кристалах-нагромадаувачах. Розроблена теор!я впливу Пббс1вського збагачення Поверхн! на р!вноважн! числа ваканай та на дафуз!ю в фэромагн1тних Ъплавах.

Клотов! слова: розчинн!сть, впорядковн! сплави, фззов! пврвтворення, дом юта проникнэння, домипса зашоення, поверхнзва согрогащя, шверхнева та об'екна дафуз!я, форс згпетизм, антифэрсмагнвтизя, вакзпс1I.

Скляр А.В. растворимость, деМузия и магнетизм в упорядочивавшихся сплавах- со структура?.!!! Ы0, Ы1§ В2, РуКОПИСЬ.

Диссертация на' соисканий ученоа степени - кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07. - физика твердого тела. - Государственный университет, Днепропетровск, 1993.

Показана возможность '¿распредалания' атомов внедрения в (

триангулярных мездоузлиях, наряду с тетраэдрическими и октаэдрическкга в упорядочивающихся сплавах АВ с ГЦК структурами Ы0, Ыг. Проведенные расчеты объяснили экспериментальные эффекты повышенной растворимости водород в кристаллах-накопителях. Разработана теория влияния пйбсовского обогавдания поверхности на равновесные числа вакансий и на дайузкю в ферромагнитных сплавах.

Ключевые слова:' растворимость, упорялочивагациеся сцлавы, фазовые превращения, примесь внедрения, прииесь замещения, поверхностная сегрегация, поверхностная и объемная диффузия, ферромагнетизм, антиферромагнетизм,-вакансии. . •

SXlyar A. V. Solubility, magnetism and dIllusion In the ordering alloys with structure's L1o, L1a, B2, BS,. - Manuscript.

Thesis .lor physical ancl mathematical science candidate's degree' on speciality 01.04.07. - physics or solid. Dnepropetrovsk State University, pnejjropetrovsk, 1998.

Ihe possibility ol Interstitial atoms distribution In triangular Interstices as well as In tetrahedral and octahedral ones In order lug AB alloy a with l.c.c. structure, oi 11Q, 11, type has been shown. Ihe experimental effects ol high .hydrogen solubility In hydrogen - storage crystals.have been explaned by calculation perfoimed. A theory ol Inlluence ol Glbbs' enrichment oi surlace on equilibrium numbers of vacancies and on diffusion in ferromagnetic alloys has been worked out.

Key words: solubility, ordering alloys, phase transformation, Interstlte Impurity, substitute impurity, surface segregation, surface .and . volumetric diffusion, ferromngnetlsm, antlfeiTomagnetlsm, vacancies.