Структура двукомпонентных расплавов с эвтектичной диаграммой фазовых равновесий в широких концентрационном и температурном интервалах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Академ!я наук Украши 1нститут мвталоф1зики

На правах рукопису

СЛЮСАРЕНКО Серпа 1горович

УШ: 539.28:539.213

СТРУКТУРА 2Ш0К0МП0НЕНТНИХ Р03ПЛАВ1В 3 ЕВТЕКТИЧНОЮ Л Î АГРА!/,OSO ФАЗОВИХ Р1ВН0ВАГ В ШИРОКИХ КОНЦЕНТРАДI ЙН0У.У ТА ТЕМПЕРАТУРНОМУ ШТЕРВАЛАХ

01.04.07 - ф!зика твердого тиа

Автореферат дасертацп на зяобуття ученого ступеня кандидата ф1зико-математичкюс наук

КИ1В 1993

Роботу висонано в 1нституп металоф!зики АН Украгни

Науковии консультант доктор ф!зико-математичнкх наук, профэсор Романова О.Б.

Науков! кер!вники: доктор ф!зико-математичних наук [лынськии О.Г. кандидат ф1зико-математичних наук Бухаленко В.В.!

ПровI дна установа: Льв1вськш пол1техн1чнкй шститут.

Ззхист виабудеться " 1980 р. о / У год,

на засшаши Спещал130Бан01 Ради К 016.37.01 при (нститут! металоф!зики АН Укрэ1ни за адресою: 252680 МСП, Кшв 142, проспект Еернадського, 36.

3 дисертац!ею иожка ознаяомитись у б1блютещ 1нституту мвтэлофIзики АН Украхни.

Автореферат роз! сланий

- 1993 р.

Учений секретар Спещал1зовано1 Рада

ФЕДОРОВ О.П.

Зэгалъна характеристика робота.

Актуальвють проблема . Дослютення структури р1дких метал 1 в та сплавIв становить 1нтерес як в теоретичному, так ! в практичному В1д-ношеннI.

В яауковому в!Дношенн! р1дк! метали шкзв! як представники невпорядкованих систем, в прикладному- ix доел тетя стимулюкггься широким використанням метэлевих ринн в сучаснт техн!Ц1, задачами металурпазоз практики, де почали використовуватися pi3Hi вили впливу на розплав, то дозволять■ суттсзо покралети експлуатациш! характеристики отркмуваних матер!ал1В,удосконаленням метод!в отриманзя амор-фних та др 1 бнокристалiчних матер!ал1в. Розробки рiзноманIтяях технолог 1 чних ршень можуть мата у спи та бути ефективними лше в тому ви-падау, якщо в 12 основ! лежать ф]зично обгрунтован! уявления про про-цеси, що в!дЗувакттъся в розплавах.

На дай час намтгвея пом1тнш прогрес в галуз) побудсви теорп piдкого стану та в галуз 1 його експерименталького дослипження. Методами статистично! ф1зкки для про стих р!дин отршаш р1вняння практично для bcix термоданзм!Чних та к!нетичнж: характеристик. Bei ц! р I вняння м 1 стять або I нтерференц i йну функтю, або функшю рад1аль-ного розпод! ду атом 1 в. В б!льшост! випахшв члени, залежл В1Д структури, виявились визначэльними.

Усшхи в галуз! експрршентального досл1дження б.удови металевюс розплавт пов'язаш, нзеамперед, -з удосконаленням експериментально! Зззи. Досягнутии р!Еень эвтоматизапп експерименту, використэння 5!льш стаб!льних високовольтних джэрел нивлення, быьш сучасних рент-геншських гон!окетр!в, детектора рентген13ського випром1нювання, привели до шдвицення точносп та зростання к1Лькост! ¡нформацп, що яадходить.

На початок виконзння mei робота доелiяжено достатньо велику с1льк1сть даокомпонентята розплав i в окремих склзщв тэ нзкотачено 5агато окспериментзльних факпв, що евютать про нестатистичниа роз-юд!л атом!в рIзного сорту в б1льшостI систем як псблизу температури икв!дус, тзк i при .незначному neperpiBi (200-300°). П0М1ТН! усшхи юсягнутI I в галуз! ¡нтерпретэци експериментэльних даних. Так в нагому В1ДД1Л1 ззпропонована нова модель квазiкристал1чноi будови роз-1лав!в, яка дозволила отримати к1льк!сну шформащю про розподыато-ив р1зного сорггу.

Поряд з очевиднигли досягненнями ¡снукггь i не вирниен! пггання. В

б1лыюст1 випадкIв приэивченш розплавт бIнарнйх систем дослюту-валась мала к!лыость (3-4 склада) сплав1в поблизу температуря плавления або при несуттевих перегртах; склад сплав 1 в обирався авторами 1нту1тивн0. Не не Т1льки не сприяло з'ясуваиню законом :рностеи будови розплав!в вс 161 системи, але £ затрудшювзло вивчення будови розплавт конкретних склад1в. Вузькиа температурили штервал досл!даенъ ве дозволяв зробити висновки про будову цих розплавт при температурах, що суттево перевищують температуру Л1кв)дус.

Мета робота. Основною метою робота було дослискення ближнього атомного упорядкування в бшарних розплавах в усш облает I концентрата та в широкому температурному 1нтервал1, отримання юлькюно! ш-формаци про характер" розшдалу атомт р1зного сорггу, встановлення взаемозв'язку структури розплав!в з дгаграмами фазових р!вноваг. .

Для цього було необидно:

- Удосконалиги методику рентгвнодифракц!иного експерименту та метод ш обробки експериментальних даних, що мало привести до шдвищення на-Д1ЯНОСТ1 експериментальних результатт.

- Провести рентгвнодифракц 1йн! дослцзження розплавт бшарних систем в уст облает 1 концентрата, вклшаючи I чист! компонента, як поолизу температури Л1кв1дус, так 1 при максимально можливому перегр1В1. ..

- Удосконзлити модель складно I м!крогетерогенво! будови бшарних розплавт, з'ясувати можлив!сть п застосування до систем з д1аграмою фазових ртноваг евтектичного типу.

- Провести к!лькюнии анал1з характеру розпод1лу р!зносортних атомт в досл1даених розплавах.

- Встановигги кореляшю в будов! сплав!в в р!дкому та кристал1чном.у станах.

Наукова новизна. Удосконзлано методику рентгенодифрзкшиного досл!даення розплавт. Реалтоьано нову схему отримання рентгенограм В1Д розплаву при безперервному рус! детектора та рентген1всько1 трубки. розроблено пристосування, що дозволять швидко та з достатньо ви-сокою тонн 1 ста виконувати юстировку дифрактометра та шдгримувати п шд час експерименту. Запропоновано метод визначення густини кощиен-сованих Еекристал1чних речовин по даних рентгенодифрактиного експерименту. Показано, що модель складноI м!крогетерогенно1 будови бшарних розплавт моае бута ззстосована до систем з евтектичною д1аграмою фазових р[вноваг. В рамках ше1 модел! отримано ртняння, яке зв'язуе густану розплаву дов!льного складу з густинами розплавт певних

(опорних) складгв.

Ие дало можлиакггь отркмати наступи! результата:

- Показано, що за даними рентгенодифракшаного эксперименту можливо визначати густини некристэл1чних конденсованих матер ол; в з точн i ста не пршэ i%, що для ряду випадшв е найоичьи точним з доступних метод!в.

- Установлено склздну шкрогетерогенну будову розплавш систем oe-sn, ¡п-ва. Bi-oa в ус1й облает! концентрата, як поолизу температури плавления, так i при суттевих neperpiBax.

- Експеримектально показано, що дирракшйш крив! дсслискених розплэ-в!в в певних концентраткних (нтервалах е злнтивеою сумою диррэкша-них кривих, отриманих з)д сплав¡в, що лежать нз межах шх кскпентрз-ш йних 1 нтервэл i в ( сплави опорних;склад i в >.

- ироьеденкя к1льк!снии знал!з дозволив для ko:khoi дослш(ено1 сис-теми визначиги к1льк!сть концентрат янix 1нтервэл1в та ix межi,а отже ! склад структурних одиниць, fiKi утворюкггь розплави m ci системи. аа-пропоновзнi способи визначення мет концентрзц!яних !нтервал!в.

- Показано, що густина о тарного розплаву довыъного складу може бута розрахована по величинах густини розплавiв опорних склад!в.

- Встановлено, що досягнут) в експершентах перегрши розплзв i в не призводять до зм!ни IX м!крогетерогенного стану.

- З'ясовано, що для систем /п-ва. ce-sn при плавленн! та досягн.утих в експершентах neperpiBax взземнз розчиннють компонент на м!крор1БН! пом !тно не змшюсться в пор!внянн! з кристзлгшим станом при езтек-тачн!й температур;,.

- Нкюний анал!з, проведения в межах кваз!кристал!чних уявлень показав, що структура всIX сплав!в опорних склад1 в може оути описана од-ноструктурною моделлю з упаковкою атомiв по типу, тетрагональних граток.

Наукова та практична шнн!сть. наведен! в робот! дан! про е.удову евтектичних о ! нарних розплавш дозволять розширит hami у явления про природу металевих pi дин, проел 1дкувэти вшив температури на ix будо-ву. Запропоновании в робот! метод дозволяс визначати густину некрис-тал!чних конденсованих матер ! алiв за даними рентгенодирракцiйного експерименту.

Основн1 положения, до вияосяться нз захист: I. Метод визначенвя густини матер i алt в в ршкому та аморфному станах по експериментально вим!ряних ! нтерфереш! гших фуякшях.

2. Будова розшгазi в систем Ge~sn, in-ва, Bi-ca характеризуется 1сну-ванням в певних концентрат вних Интервалах незм1вних за талом упаков-131 та складом атомних угрупувань, що розе нкоть реттен ¡ вське вшром!-нювання незалежно i зоер!гаються в широкому температурному iктерзал:. Склад шкроугрупувань визначаеться складом сплав ib, то лежать на межах В1ДПОВ1ДНИХ концентратиних !нтервал!в.

3. В розплэвах систем ве-sn. m-Ga пойлиз.у температури плавления та при суттсвих neperpisax взаемнз розчиншеть компонент1в на MiKpopiBH! збер|гасться такою ж, як 1 в кристэл1чному ctshi при евтектичнiй тем-ператур1.

апроозшя рооота та пуол1кацп. основн i. результата та положения дисертацп .ооговорювалися на: семIнарi молодих вчених "Проблемы жидкого состояния и кристаллизации расплавов" Kkib, гд-ЗО трзвыя lyyu р. vil Всесоюзная конференция по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов. у-П жовтня I99D р. Челябшськ. Матер! али дисертацп опусл!кованi в 4-х статтях.

структура та ос ем дисертацп. Лисертзшянэ росотз склздзеться з вступу, чотиръох глав, зисновкiв та списку щтовэко1 Л1терзтури. кона викладена на IfO стор1нках друкованого тексту, вшщуе WT мзлюккiз,

И тзолиаь та список лтерзтури з lól наамен.ування.

3MICT роооти.

У встут согрунтовзно актуальн1сть оорзно! теми, дэнэ характеристика уявлэнь про оудову одно та двокомпанентнкх метал¡чких розглзвш, нэм1чеа1 невиртен! питания та виз качен i задач i роооти. Цфармульован i основнi результата, отримаш при виконанн! роооти, наведен i положения, що Еиносятьси на ззхмет.

В пара iй глав! коротко викладен! основн i положения теорп розспо-вання рентген iвського вищхшнювзння одно- та двокомпонентними мета-Л1чними матер]алами в некристалiчному сташ. Наведен i р1вняння, що лежать в основ i дафракшиного методу досл1Дження структури невпоряд-кованих коншнеованих матер i ал! в. Прищлено увагу р1зним шляхам виз-наченвя партальних кореляшйних функщг, за допомогою яких могкливе вивчення композитиного ближньаго упорядкування атом ib. показано, ш,о партальн! функцш сугтево В1др1зняються залежно в!д способу ix виз-начення. lie важливо враховувати при пор1внянн! результатib р!зних доел! дань. Коротко описан i метода экспериментального визначення них функций та проанал!зовано ix точшеть.

У третьему розд1Л! розглянул pi3Hi метода спримання дгарракцт-них кривих, дана ошнкз ix переваг та н'едолшв.

П1д час !нтерпреташ i дифрзкшаяих даних, отриманних для невго-рядковавих систем, вшжсають певн! труднош експэримеитального характеру, оск1льки доводиться виявляти невелик! bijimihhocti в корелятив-них фузкщях, нав1ть у вкладку об*sktib. що суттево В1др1зняоться за х1м1чнсю природою, ь зв'язку 3 ним, вимоги до t04b0cti отримэння цйх функцш дуже висок 1, I тому вахшгоою частаною робота оуло удосконэ-лення методики експерименту•

Вивчення будови матер!ал!в дифракщйкими методами включае три етапн: вимфювання дирракцшних кривих, оочислення корелятивних функции 1нтерпретащя отриманих експертентзльних результатiв.иохкбки даних дифракшиного експерименту с}£ладэються з похиоок, що вносяться на стадп отримання дкфракшиних кривих тз на стадп ix матемзтично! ооребки. В четвертому розд1Л! проанал1зован! фактори, що призводять до пэхизок на шп етапах та обговоршться метода шдвмцення точност! експерименту. До них належать розроблен! метода юстировки дифракто-метра з горизонтальною вюсю обергтання детектора та трубки, шдвкцен-ня точност 1 початково1 юстировки зразка та збереження п шд час експерименту, виОф огтгимальних рэжшв реестрзцп розс1яного випро-мIеювзеня тз т., а також удосконзлеш метода сорооки даних зз допо-когао £СМ, ЯК1 дозволять усунута сорив 3i сторони малих кут!В роза-ювзння та отримувати i нтерполъевэяi значения структурних фзеторт.

В друпй глав! розглянуто мопед 1 будови метал 1чних матерiалiв в некркстэл1Чному стан!. ¿идзначаетъея, що, не дивлячись на iснування великоi К1лькосп р1зномаштних моделей, вс! вони, переважно, вГдо-Орэкаюгь дв! протилежш точки зору. Перша груятуеться на уявлениях про 1дентичн1сть i ун!версальн!сть Олижнього упорядкування в р!дких металах, Н1як не пов'язаного з ix будовою в кристал!чному стан! (квэ-з!газов| модел!). lie, передусим, pisHi взр1анти'модел! випадковог Ш1льно1 упаковки твердих сфер. Друга оогрувтовус iснування в розплав; атомних утворень, под!бних за типом упаковки атом1в до кристзл!Чвого стану,що в!дображаеться в р!зних вар1антах квзз1кристал1чних моделей.

Розглянуто метода модельного шдходу до опксу структури розгш-BiB на основI даних рентгенодифрактиного експерименту. Ьикладено п!дх!д, в якому використовуеться портняння окремих експершентально визначзних характеристик 1нтерФерзнц1йВ01 функцп tcs> та функцп рз-д!ального розпод!лу атомт <ФРРА>,з розрахованими для випадкт р!звих

моделей тополог 1Чногс та композитиного олижеього упорядкування.

Пршплена увага модел! хаотично] сумш! твердих сфер р1зного д!-аметру, яка моя» використовувзтися для опису не Т1льки тополог !чного, а й композитаного ближнього упорядкування. Зазначено, шо незапереч-ною шревагою ще1 модел1 с можливють анал! тачного опису повного та партальних структурних фактор!в, що дозволяе проводити оорооку даних нз р1вн! к!льк!сних розрахунк!В. Розглянуто розроблену на ОСНОВ! мо-дел! хаотично! Щ1льно1 упаковки твердих сфер модель сортового блш-нього упорядкування, яка дозволила розширити сферу застосування кваз1газових моделей розплаву на випадок упорядкованого розпод)лу атом!в р!зкого сорту. Дая опису упорядкованого розпод1лу. р!зносорт-них атом!в вводять параметр а, якга дозволяе врзховуватк викклення вмюту компонент 1 ь в найближчому оточенн! атома В1Д середньостатис-тичного.

Зазначено, що розглянут! модельн! описи упорядкованого розпо-Д!лу атом!в р!зного сорту не завжди дозволять зробити висновки про те, яким чином таке упорядкування реал1зуеться в кожному конкретному випадку. Подалышм розвитком опису структур невпорядкованних систем с запропоновэна О.ГЛлынсышм модель, що дозволяе визначати склад тэ концентратин! меж! !снування структурних складових складних м1кроге-терогенних систем. Доклздне викладення тез модел! та и розвиток наведен) в четверпа глав!.

Третя глава присвячена методиш експеримэнту. описано високотемперз-турний рентген тськии шфрактометр з горизонтальною вюсю обертання детектора та-рентген1вськ01 труоки та спосоои гого юстировки. Запро--поновано нову схему.отримання рентгеногрзм В1д розплав1в при безпе-рервному рус! детектора та трубки, яка реализована за допомогою оага-токанального анал1затора 1мпульс1В, прагвоючого в режим! рахування !мпульс1в на ПОСЛ1ДОБНИ2 часових !нтервалах. Де дозволило автоматизу-вати дифрэктометр без застосування складноз апарзтури керування гош-ометром, суттсво скоротити час експеримету та шдвишити надпямсть даних за рахунок зб!льшення к!лькост1 експериментальних точок. Проведена охпнка точност1 визначення основних структурних характеристик (таб.1) та розд1льно1 здатност! приладу, котра в Д1апззон! купв роз-с1ювання по 2в 18-гг0 (область головного максимуму для б1лыюст1 матер! ал 1 в в «о -к випромишванн!) становила 15-20'.

е

I а с л и д'я I

параметри е 1 ¿С* .> 1 Д* Дз' г 1 А

похибка, " +0.5 ±3+5 +4 ±4 ±1 £5

Запропоновзно метод визначення густини матерI ал!в в р;лком.у та аморфному станах за даними рентгенодифракшиного експерименту. Як в1-домо, розрахунок функцп рад!ального розпод!лу атомт виконусться за р!внянням:

4ТигУ V к К.О <г2=Сп К

К 4Цг О I » го

' - / эе н

-1

£ ЬЧП ВГ <±5

а>

1аким чином, для розрахунку ФРРА, коректного визначення найбиьш шо-в!рно1 мтатомжн з 1 лстанI та координатаних чисел необхишп даш про середню атомну густину досл1д«уваного об'екту. Ыдом) метода визначення густини дозволяхггь задавати значения ро з точн!спо не краше э-4 % для однокомпонентних розплав!В та в-8 % для зморфних матер1 ал1 в з урахувэнням розходаення даних р1зних автора. Для багатокомпонент-них розплав!в та аморфних сплав 1 в при високих температурах вI домоет1 про густину часто взагал! в!дсутн1. Це примусило нас шукэти шляхи визначення густини досл1дауваних об'екпв оезпосередньо з результата дифракщйного експерименту.

Наш метод грунтуеться на тих обставинах, що в сфер! рад1усом к1 (В1дстань до початку першо1 координатйно! сфери) атоми В1дсутш, а початковий атом не дае вкладу в функщю рего, в зв'язку з чим можна

записати: / 4ъггрсгз <±- = о

(2>

Шдставлякни в <2) праву чаептау ршнявня (1> отримасмо вирэз для

атомно! густини:

К 00

Г*2г г

Рош ~ -Г

о о

1

э

</г>

- 1

5 5111 гг (¿Г

/

3 1 ** г и

(3)

Для уешшного використання цього ршняння потрюен метод визначення верхньо! меня 1нтехрування. Визначення п утрудвюеться завдяки 1сну-ванню на функцп атомно1 густини хионих осциляша, ооумовлених "ефек-том обриву", похибками експерименту, коефЩ1бнту нормування та 1н,-Нами запропонований спос!б, суть ,якого ¡люструсться на Мал.1., де

г

зобрэйевс- ЗЗЛ9ЖВ0СТ1 функшг л%г2рсг> та f-tты2реп сь- В1д г, побудо-

-г

вая! ДЛЯ розплаву 3ал13а. 3 Мзл.1. ВИДНО, ЩО fA%r*pCrJ dr

ваближаеться до нуля при тих значениях верхнъо! меж! !нтегрування г, при яких на функцп 4%.-2(<г> розташованi mihiмуми або максимуму.. 1з зб1льшенвям порядкового номеру осщляцп ця умова виконуеть-ся б 1 льш строго, тобто краше визначати Rt по положению максимума або mi-шмума хиено] осщляцп розташовзно1 безпосеред-ньо перед першим координат йним максимумом.

Перез1рка методу ви-конувэлась за модельними структурними факторами (модель твердих сфер) та iнтерференшгними функшями об'ектт.густина котрих в!дома. Результата леревiрки наведен! в таб.2 та 3.

' Т а б л и ц я 2.

густана р0* до"2.ни"9 В1даосна похибка , % ,

задана розрахована

3,0 3.009 0,3

■4,о 4. OOS 0.2

4.5 4.5007 0,015

5.0 4,SS9S 0,004

5.7 5.6S7 0,06

Для реальних об'екпв похибка виявилась вищою, але встановлено, що 1 в них випадках вона може бути значно меншою за IX, яйцо хибн1 осциля-цп симетричн1, IX амшптудэ незначна 1 зростае 13 зб!льшенням порядкового номеру осщляцп, ¡до спостер1гаеться в тому випздку, коли по-хибки визначення дифрактаних кривих та метод 1 в IX математично1 об-робки звелен1 до шн!муму.

о

побудован! для розплаву залiза.

I а б л и ц я 3.

Об'ект Температура Густина po¡ < ю"г.нм~э вццносна

Досл1Дження °c експеримент розрахунок похибка , %

Fe Fe Fe- С 1550 1700 i aso 7.5Б 7.474 8.S3 7,585 7,46 8,55 0,3 0.15 0.93

Fe—С-Si Fe-C-Si Fe-C-Sl SiO 2 1250 , 1450 1550 2C> 8.246 8.123 8,0 7. 969 8, 05 8,177 7,88 7, 977 2,4 0,66 1 .5 0,11

Метод оув застссовзний для розрахунку середн!х атомних густа:-:

рОЗПДаЗ!В ВС !Х СКЛЗДIВ СИСТ8М 1гг-&а тэ Вг-йа, ЩО ДОСЛ!ДНуВЭЛИСЯ В 1Д1И

роооп. Ьвзультати розрахунюв наведен! в таб.4, та 5, де вони сшв-ставлэн! з експериментальними значениями атомно1 густини, отриманими незалежно ^-методом. Отриман! результата СВ1 дчать, що за допомогою запропонованого методу, використовуючи дэн1 рентгенодифракцIиного експерименту, можливо отримуватй в 1домоет! про густину невпорядкозэ-них конденсованих систем.. У випадку аморфних матер1ал!В (особливо за високих температур) це чи не сдиний метод, що дае достатньо високу

ТОЧН!СТЬ.

Густина розплав!в in-ca

Таблиця 4.

Склад T, к — 2 —9 густина p0xio ,нм вiдносна похибка , %

эксперимент розрахунок

Ga 520 llOO 5,120 5.089 4.908 О. 58

In &а 18.3 01.7 S20 llOO 4.760 4.711 4.691 1 .02

In Ga 520 llOO 4,412 4.402 4.208 0.23

In Ga ei,7 IB,э 520 llOO 3,841 3.802 3.681 0.9

In Ga ... PO i o 520 llOO 3.741 3.737 3.552 1 ,07

In 520 1100 3. 662 3.644 3.454 О, 48

Густанз розплзв1б В\-Оа

Т а б л и ц я 5. •

Склад Т. К густина р0хю~2,нм~* в!дзосна похибка , %

експериыент розоахунок

В1 570 1170 2.877 2.898 2.692 0. 73

В1 Са 8 4 О 570 1170 3.083 3.038 2.873 0.18

Ва Ба 75 25 570 1170 3.1Э2 3,164 3,114 0.87

В1 Эа л« , л за .о 570 1170 3.441 3,446 3,161 0.3

В1 Са 32 49 370 1170 3.358 3.368 3,383 2.8

Вх еа 2 5 73 570 1170 4,181 4,298 3,988 2,8

В1 йа 8.5 Р1 , 5 570 1170 4 ,620 4,785 4,334 3.57

В1 Са э , <5 ?<$. 4 570 1170 4,904 5,061 4,669 3,20

Оа 570 1170 5,099 5,123 4.993 0, 47

Четверта глава присвячена рентгеноструктурному дослютенню атоыно! будови розплав!в легкоплавких евтектичних систем. •Експериментальним результатам передуе анал1з Л1тературних даних, де зазначено, що на будову подв!йних розплавт 1снуе дв1 розб1Ш1 точки зору, в основ! яких лежать кваз!кристал1чн| та кваз!газов1 (передзачаеться статис-тичний розподIл атомIв компонент!в) уявлення про структуру р1даого стану. Сшв!снування двох протилежних точок зору пояснюеться, перед усим, в!дсутн1стю кIлькIсних розрахунк!в, що св!дчили б на користь тих чи !нших уявлень. В зв'язку з цим необхшо, по-перше, р!зке шд-вищення точносп дифракш иного експерименту, без чого неможливо роз-раховувати на отримання над!йних партальних функтя; по-друге, необ-х1дн! нов1 метода к1льк!свого, а не як!сного опису розпод!лу атомгв р!зного сорту: по-трете, на нашу думку, необх1дао досл!джувати всю область концентрата бтарних розплавт, включаючи 1 чист компонента, в можливо широкому температурному 1нтервал1.

В роботах А.Г. 1лынського запроповованиа вар 1 ант модел1 м!кро-гетерогенно! будови подвшних розплавш, в межах яко! розвинутий

ю

строгий математичниа апарат, якиг дозволив отримати р!внявня,ио зв'я-зують дифракшан! крив! та иггерференшаш фу шал; розплаву дов!ль-ного складу з аналопчними функтями деякоз к1лькост! розолавт гов-ного складу. В межах Ц!£1 модел1 можуть оути отриман1 аналог!ЧН! р!в-няння для фунхцп атомно1 густини та середньо1 густини подвигаих роз-плав!в.

Коротко зупинимося на основных положениях модел!: припускасться, що вся область концентрата (включаючи 1 чист! компонента) бшарвих розплав'в може бути розбитэ на дек1лька концентратаних 1нтервзл!в. Ь межах кожного концентратиного 1нтервэлу оудовэ розплаву харэктеризу-еться 1 снувэнням мифоугрупувань двох вщпб, що розр13няються типом .упаковки атом!В, складом, та роге!¡сеть рентгеншське випрсулнювзння незэлежно. Склад мпфоугрупузэнь 31ДП0В1дас складу сплав¡в, то лежать на межах даного концентратаного интервалу (сплэви опорних склад!в). Змша концентраци компонент!в в иензх одного ксншнтрзшиного 1нтер-валу не веде до зм!ни «сладу шкроугрупувань, а вгагликас лише змшу сшвв1дношення к1лькост! структурних склздових. 1'озм1ри мIкроугрупу-вань змешиуються з шдвщенням температури, але при однаковш температур! розм!ри м!кроугрупувань одного типу р!ВН1.

0ск1льки атоми кожного сорту мають р!зне найближче оточення в М!кроугрупуваннях р]Зного типу, середню партальну функтю атомно! густани розплаву з концентрат ею компонекпв с^ можно представши:

р..{г) = Ь- р*.{г> + Л р^(г) (4)

де та парщальш функцп атомно1 густини в м!кроугру-

пуваннях первого та другого типу, а с, с^- дол! атомов I -го компоненту, що знаходяться в цих мIкрогугрупуваннях. Нехаа концентраци компонент!в в м!кроугрупуваннях першого типу с* та с* а в м!кроугру-пуваннях другого типу- с° и йескладн1 мзтематичн! викладки доз-воляють встановити зв'язок мш концентрат ями с' та

„ с - с° _ с"- с с - с° . с - с°

11 11 11 11

Шдставлти(4) в р!внязня для 1нтенсивностI когерентно розс1яного рентген!вського випром!нювання б!нзрним розплавом, враховуючи (5) тз п!сля нескладних. перегворень отримэемо:

I' «гаг

- С°/2 - Г4Хг*Гс°/"р° С"гО - С°/2р° - 2С°/ / Р° Сг.> -

2 2 J [_ 11 "и 2 2 "Ж 2 1/1>2Г»2

СО

<г°/ - с°< )гр°|-егг

* 1' 1 2 2 "о !

■> с"/ - {С /+ С / )гр Г- «¿г (б)

11 г'г'^о 1'1 г'г'го х '

' * • » * V а* - ^^

" 1 1

Перша ф!гуряа дужка являе собою ттенсивнють когерентно розе 1яного рентген 1вського вшфомшювзння 1 *се> розплавом з внIсток компоненпв с* и с"г, а друга - 1нтенсивн1сть розеIяння розплавом з вмя-

том компоненпв и с°. Квадрата! дужки м!стять р!зницю середньо! атомно1 густини розплаву та суми середн!Х атомних густан розплав1в опорних склад1в, 1з м1кроугрулувань яких ней розплав складаеться, з В1 дпов!дними коеф1 тентами. Ириродньо припустати, що ця р1зниця оудэ дор!внювата нулю, таким чином, буде дортнювати нулю I трети интеграл в (В). 1од| з р1вняння (В) отримасмо:

с"- с

Ч—^ <7>

с - с° * 'с*- С СС°/ * С°{

с - с°

/Св.> = 1 1 :

с* - с°

с - 1 с° сЛ-

1 1 1 1

' с'-1 с° 1 сс / ■ 1 1

: / ? с*- с° сс / * с / .>2 г°

г'г 1 1 1-" 1 2 1

Переходячи в1д 1нтенсивностей в (7) до структурного фактора по Ашкрафту-Лангресу отримуемо:

с _ п- с^/2 ■ с*- с с0/*+ а-

I . . ' I I ' Ч « л л а * л 1 ' '

2

. - - « * 11 1 2 . - , ч

« —----- г С г} +

С"- С" С /2-"- С1- С С*- С° С /2+ С1- С ->/*

1111 1 2 1111 1,

2

(У)

Аналог 1ЧНИ2 вираз може оути отркмашт 1 для повно: функцп атомно1 густини:

С - С° С*/2- С1- с*;>/? , с*- с с0/2* о - Л/2

^ С*- С° С А С1 — С с*- С° С /*«■ С1 - с >/* И

1 1 11 1 2 1 1 11 1 2

та для масовот густини:

С - С° С-С*/ + С*! >г С А + С А ■ С*- С сс°/ + с°/ >

& = ' 1 11 г'г 1» г г ^ < 1 11 г г

г

' "" (И)

2 г

Ц| ршняння не мютягь Н1яких шдгоночних параметр!в 1 дакггь мокли-В1сть коректно провести перевфку зрсолених припущень щсдо будови розплавш. Зпдно такого шдходу експеримент мае складатися з наступили еташв:

1) Визначення юлькосп концентрат иних )нтервал1в та концентрат! • компонент!в в сплзвах опорних склад1 в для кожного концентрами иного

. 1 нтервалу (с*к

2) Отримання рентгеногрэм, розрахунок структурних фактора та функщй ЭТОМНО! густтши (I *С'5.1 р*Сг-> и ¿°<Г5> р°С гО регО) для Р03ПЛЭВ1В опорних та пром!жних склад!в.

3) Розрахунок структурних фактор1в та функщй атомно1 густини для розплавгв промикних склад! в по ргвнянням (¿1} и .

4) Пор1вняння розрахованих функц1й з експериментальними, висновки.

Найб1льшI трудноии виклинас перший етап. Хоча й отриман! р!внян-ня, що дозволяють визначати концентрат г компонент! в в опорних сплавах, IX застосування потребуе великого об'ему попередн1х досл1джень. Почингючи вивчення оудови б1нарних розплзвI в бажано обирати несклздн! системи, для яких монна чекати юнування невелико1 к!лькост1 концен-тратиних !нтервал!в. Ше В.1.Даниловим при Д0сл1Дженн! розпла-в!в 5п-гп. В1-5п, гп-рь. вх-рь евтектичних концентрат й були отриман! результата, як! свютили, що поблизу температури л!кв!дус щ розплави складаються, переважно, з мIкроугрупувань атом 1в одного сорту з! структурою, властивою чистим компонентам. Така будова розплаву була названа "квазIевтектичною". .

В рОбОТ1 Д0СЛ1дауВЭЛИСЯ СИСТеМИ Ое-5п. 1п-йа. Вь-Оа. виб!р цих систем був обумовлениа величинами розе I отчих здатностей, розм1рами атом 1 в компонвнт!в та низькою температурою Л1кв1дус сплавш в ус1й облает 1 концентрата. Досить близьк1 розсиоюч! здатност! та суттсво р 1 зн 1 (12-15%) атомн! рад1уси дозволяли спод1ватися, що пор!вняно невелик! зм!ни концентрац1I компонент!в в розплавах будуть супровод-жуватись помпами зм!нами на структурних факторах та ФРРА. Низьк1 ж температури плавления сплав!в дозволяють провести досл!дження в широкому температурному !нтервал!.

Система ое-вп Силави склад!В Оех$пжоо.х Сх = 25: 37.5;

50; 75 атжз досл!джувались при температурах 1070 к (крш чистого ое) та 1270 к. Враховуючи результата отриман 1ВЛ. Даниловим, та базуотисъ на уявленнях запропоновано1 модели оч!кували, що розплави системи ос—5п матимуть "кваз1евтекгичну" будову в ус!й област1 концентрате. В такому випадку розплави вох склад!в будутъ склэдатись з м1кроугру-пувань двох тип!в, утворених, переважно, атомами одного сорту з влзс-ними упаковками. Доля мшроутрупувань кожного типу в цъому випадку повина бути проперт ина концентрат I в1дпов1дного компоненту. ?1вняння (7,9-11) в цъому випадку нзоудуть вигляду:

1С= С 1 <5> 1 1

2

Л

= С

С /" 1 1

с /г

г' *

1 С 5,1 -<■ с 1 2

с. Г:

рс.о = сд

р С г? 4 С 1 2

С А * С А 11 2 2

р с-

из;

(13) Ш)

С / •*■ С Л 11 2 2

сс / 1 1

С I > г' г

+ С2-'2;

де с4 та сг~ концентрат 1 атомIв бе- та 5а в сплзв!

та

(15)

/,- IX

атомш фактори, I Аг- В1ДП0В1ДН0 ДИфраКШЙН! }фИВ1, структурн) фактори, функци ЗТ0МН01 густини, масова густина та атомна вага германно та олова. 3 . р!вняння (12) вишшвае, що Кг! для будь-якого ЗНЭ-: чення вектора дифракщ I мае зм1шоватись адитивно в усьому концентратгному !нтервал1. 3 р!вняння (13) випливае, що структурн! фактори розплав1в вс!х склад1в, включаючи 1 чист компонента, маклъ мата сп!льн! точки перетину. На

О Сг^; с? ; г 1 1

I I Сз-1; О Сг>; с;

1 ' 7 Г, ,

5=2.25 км" 3»Д5нп"

Мал.2. Концентрат ян I залежносп гс&> розплав1в для р!зних значень

вектора дифракщ 1.

2

1

Мал.2. наведен 1 концентра-шин! залежносп для

р!зних значень вектора дифракцп при температур 1 1230 К. Вони Д1ИСН0 вияви-ЛИСЯ Л1Н1ИНИМИ. АНаЛ0Г1ЧН1

залежност! отриман! I при температур! ю7о к. На Мал.З. зображен! структур-н! фактори розплав!в р!з-них склад!в при температурах, шо досл!джувались. bei вони мать' сшльн1 точки перетину. Лал! за р!внян-ням (13) були розрахован! структурн! фактори розпла-вI в, що до елI дкувалися. Результата розрэхунк1в (кралки > наведенi 'на Мал.4.,5. Cyuiльними л!-Н1ями зображено структурн! фактори, отримзн! експесименталъно.

Мал.4.,5. Структурн! фактори розплав!в ce-sn. Дал! нами була дослццкена система in-Ga . Припускаючи, як 1 в попередньому випадку,"квазiевтектичну" будову розплав!в mci системи,

I070l\ л г'Ч Sil £1 • ево^пя ■ G«s«Sfi»t • Сеп&пл

1230 К Г\ '-S • Gen» SMU Ö ■ 6en inn • Ge« .*>«* • Gerj Snn

- V 4 f

Мал.З. Е'кспэршентальн 1 струстурн1 фэктори рОЗПЛЭБ1в ge-sn.

to

1.0

1100 К

520 К

та використовуючи експерименталън! структурн1 фзктори для чистих ком-поненпв, отриман) при sao та ноок, ми розрахували структурн1 фзктори розплаву 1"1азсав1?. Результата розрахутив те експерименталън! структур-Н1 фактори наведен i ' на Мал.6. При достатньо задо-

в1льн0му узгодаенн! ;м!ж

експериментом та розрахун-ком все к помтю.що мак-симуми розрахованих функ-Ц1й дещо змщен1 в 61K менших значень вектора дифракцп. Де змщення можливо пояснити, яйцо припустиги, що в реальному розплав! в мифоугрупувзн-нях з атом iв 1нд1ю частно-во розчинен! атоми гал1ю з меншим радi усом. За величиною змшення, що спосте-р!галось розрахували мож-ливий bmict атом i в гал:в в мтроугрупуваннях з атом i в 1нд1ю. Отримали 17 .ат % гал!ю, що виявилось близъ-ким до концентрат i гранично I. розчинност1 гал[ю в 1нд1i при температурi эвтектики (18.26 ат %) Не дозволило припустнти, що структурними складовими

t

3

S,10mm"

Мал.в. Екстриментальн! структурн1 фзктори розплаву Jr,ie _э0ав117 тэ розра-

хован! за ртнянням (13).

1и

ш

ш

розплаву

1п

Са

бу-

дуть не м1кроугрупування з атом!в чистих компонент!в, а м!кроугрупування з ато-М!в гал!ю та к i кроугрупу-вання з вмютом компонен-

л

л-

ПООК-

но к

8 5.10 и*'

Мал.7. Експешментальн! структурн! фактори розплаву ínje3Gaei7 та розра-

хован! за р!внянням (9).

тт.як! в)дповIдаить концентрат I грзнично1 розчинност! галио в 1ндп при температур! евтектики ,оа1д э). За р|внянням (9),використо-зуючи експериментальш структурн! фактори чистого галГю та розплаву 1пч.-?0а1в.з були розраховаш структурн! фактори розплаву /п,а 30ав1 7 Результата розрахунку та експериментальш структурн! фактори' сшв-ставлен! на Мал.7. При обох температурах спостзр!гаеться практично повна зб!жн1сть розрахованих та експериментальнкх функшл. Таким

ЧИНОМ, В СИСТеМ1 1п-Са

1снуе два концентратаних Iвтервали. Перший- в 1 д

ЧИСТОГО ГЭЛ1Ю ДО 81.7 эт %

1НД1В, другия- В1д 81.7 ат % 1НД1Ю ДО ЧИСТОГО 1НД1Ю.

Розплави перпого концентрат йного ютервалу утво-рен! м!кроугрупуваннями,що складаються з атомI в гал!ю та м1кроугрупуваннйми з! складом концентраци гра-

НИЧН01 РОЗЧИННОСТ! ГЭЛ1Ю в

1НДИ, розплави другого концентратаного !нтервалу складаються з м!кроугру-пувань 1п Са та

8 1.7 18.Э .

м!кроугрупувань 3 ЭТОМIв 1НД1Ю. На Мал. 8. наведен! експериментальн! та розра-хован) за р1внянням (9) структурн! фактори розплэ-

В1В 1п та /П__6а , ЩО В!ДН0СЯТЬСЯ до песшого та другого кон-

•4 О ©О £К> Ю

центрациших 1нтервал!в.

Система в^-са . Для визначенкя К1ЛЬК0СТ1 концентратаних !нтер-вал!в в систем! вь-ва та складу мшроугрутхувань ми використовували Л!тературн! дан! для густин! розплав!в тс1 системи. На Мал.у. наведен! концентратш1 залежносп серехиього ос ему на атом при температурах 570 та 770 к. На них можна вид!лита три практично прямол!Н!й-Н1 Д1лянки з точками перегину при 48 та Э1.в зтй гэлш. Це дало шд-ставу припустиги, то в систем! вь-ва Iснус три концентратйн! !нтер-

И«1

ИВОК/

¡т.- р

!п90СО,0

со

5.10 им'

Мал.8. Експешментальн! тэ оозтэаховзш за швнянням (У) структурн'! фактори Р03ПЛЭВ!В /^„^ТЭ 1П0ОС°1О •

Й-ШР.И?

вали: перший- в)д чистого в 1 смуту до -48 гт% галио; другие- В1д 48 ат% -галио до Ш.5 атж галио; трет!2-В1Д 91,5 ат% галш до чистого г ал но. Дал! при 570 та И70 к були виконаю рентгенодифракц1гн 1 дослш-ження чистих в 1 смуту; га-л1ю, сплавI в опорних; склэ-Д1в та пяти сплав1в; ггро-м]жних концентратй,! три з яких В!дя0сяться до первого концентрат иного йнтер-валу 1 по одному до другого тэ третього.

ВГ 10 40 £1! 13 На

Мзл.У. Концентратин1 залежносп се-редаього зтомноГо об'ему розплэ-В1В стстем В1-Са.

ш

А-

ШКУ

5ПШ

ОТН;

«¡А.

«гА.

■Б^ЕЗя

5ГВ1

да

в'&1.4 Баав.б

шок/ „ я 1 В'ыд

5701^ V В*25 'аТЪ

ту ■о1 В'25

5701у

В I I Б Ш к«"1

2 Ч В аю.нп' Мал.10. Розрахован! та експериментальн! структурн1 фЯКТОрИ р03ПлаВ!В СИСТеМИ Вх-За.

2 8

За р1внянням (II). використовуючи експериментально отриман1 структуры! фактори розплав!в опорних склад!в, були розрахован! структурн! фактори розплав1в промикних склад1в при обох температурах. Результата розрзхункш та експериментальн! структурн! фактори наведен1 на Мал.10

Як бачимо, для вс!х склад1в цих трьох систем при вс1х досл1давних температурах спостер1гаеться практично повне сшвпздання розрахо-ваних та експериментальних функщй, шо св1дчить на користь зроблених припущень ¡цодо будови розплав1в та про в!рне визначення меж концен-тращяних 1нтервал!в.

Отримане для вс 1 х трьох систем узгодження розрахованих та експериментальних 1нтерференц1й-них функшй виявляеться о!льш первконливим, ямно врахувата те, що експериментальн 1 1нтерференц1йн1 функци розплзв1в опорних склад!в для кожно1 систе-ми суттево розр!зняються м1ж собою.

Р!вняння (II) дозволяв розраховувати середню густину розплаву дов!льно-го складу по середшх гус-танах розплав!в опорних склад1 в. В таблицях 6,7,8 наведен! результата розрз-хунку та отриман! 7- методом експериментальн1 значения густини розплав1в д0сл!Д«ених систем. Для

ПОДЭВЛЯЮЧОI бIЛЬШОСТ1

сплав 1 в В1дхилення склало менше 1 % при обох. температурах.

1 " 5л

1ту)г. ^ ~

Ш —Оп -Са- 4\ ! 1

520 К¡1

ш —6а —В^БИщ

Мал.II. Структурн! фэктори р03плэв1б опрних склад|в досл!джених систем.

Густина розплав1в герман!й-олово

1' а б л и ц я е.

.Вм 1 ст ее, ат.й ■ 1270 к' I 1

а. сЭ Р ыдхил. , 3

о 6. 44 _ _

1. 5 е. 44 6. 46 0. 14

4. 6 Б. 42 6. 41 0. 12

10. 5 е. 41 е. 37 0. 55

17. 3 6 29 6. 33 0. 62

32. 6 6. 27 6. 22 0. 78

52. 1 6. 07 6. 06 0. 10

82. 5 5. 81 5. 76 0. 81

ЮО. О 5. 55 - -

Густини розплав1в 1нд1й-гал1й (г* см

■ Т а б л и и я 7

Bmict Ga, ЭТ.Й 520 К С250 720 К С450°СЭ

de d Р Й1ДХИЛ- , % de d Р ыяхнл. , %

100,0 5,934 - - 5. 812 - -

99.3 5,942 5 944 О, оз 5. 808 5.812 0,24

96.9 5.884 5 978 О, 10 5, 845 5.855 0.17

94 * 6 6.010 6 010 0, 03 5, 861 5.886 0,42

S0.3 6.076 6 067 о. 15 5, 920 5.941 0,36

87. 8 6,086 6 039 0, 21 5, 938 5.973 0.59

84.6 6.115 6 139 ' 0. зэ 5, 918 6,012 1 .57

80.5 6.141 6 ,189 о. 78 6, 017 6.061 0,73

78. 2 6.207 6 216 о. 14 6. 088 6, 08Ô 0.008

75.4 6.242 6 249 0. 11 6, 110 6.119 0,15

72.5 6.272 ,6 .281 0. 14 6. 121 6.151 • 0,33

68,5- 6,326 6 325 0, 02 6. 17 6.1 94 0.3S

63.5 6.355 6 378 0. 36 6. 195 6.245 0,81

62,2 6.375 6 391 о. 25 6, 223 6.259 ■0.57

59.2 6.390 6 422 0. 50 6, 260 6.288 0.45

53.4 6.470 6 478 0. 12 ч 6. 320 6,343 0.37

46,7 6.500 6.540 о. 15 6, 380 6.404 0.37

39,3 6.580. 6 605 0. 38 6, 444 6.467 0,38

33.5 6.656 6 654 0 03 6 484 6.514 0,47

23,9 6,700 6 730 о. 45 6. 548 6.589 0,62

15,3 6,810 6 800 0. 15 6 670 6.671 O.Ol

10,6. .6.850 6 836 о. 20 6 730 6,704 0,39

0. 0 6.920 - 6. 775 - • -

Густини розплавib В1смут-гали> (г* см" )

Т а б л и ц я 8.

BMICT 570 к 770 К

Ga, ат.й de d Р Б1ДКИЛ- , й de а Р Б1ДХИЛ. , .V лз

100 5. 903 - - 5. 784 - -

97. 6 . 6. 024 6. 009 О. 25 897 5 892 0. 09

95. 4 6. 138 6. 101 О. 60 5. 988 5. 985 0. 05

91 . 5 6. 253 - - 6. 138 - -

90. 0 6. 422 6. 357 1 . 03 6. 265 . 6 240 0. 40

- 85.3 6. 645 6. 661 0. 23 е. 488 6. 1338 ■ 0.77

80. 5 6. 921 6. 942 О. 30 е. 770 6 815 0. 66

78. 6 6. 992 7. 046 0. 76 6. 882 6 917 0- 50

73. 7 7. 250 7. 296 О. 64 7. 116 7 163 0. 66

72. 7 7. 256 7. 345 1. 21 7. 152 7 211 0. 81

67. 8 7. 524 7. 569 0. 60 -У 410 ■ 7 431 0. 29

67. 6 7. 526 7. 578 О. 69 7. 427 7 440 0.18

64. 7 7. 662 7. 701 0. 51 7. 512 7 561 0.65

59. 6 7. 833 7. 904 0. 89 7. 755 7 760 0. 07

55. 0 8. 024 8. 072 О. 60 7. 922 7 926 0.05

52.6 8. 130 8.155 О. 31 8. 010 8 007 0. ОЗ

49. 0 8. 274 - - 8. 124 - -

44. 3 8. 434 8. 493 О. 68 8. 298 8 330 0.38

38. 0 8. 865 8. 761 ■1.10 8. 536 8. 585 0. 57

32. 8 8. 886 8. 960 О. 88 8. 732 8 779 0.53

22. 9 S. 224 9. 318 ' 1. 00 S. 057 9 113 0.61

13. 6 9. 548 9. 611 0. 66 9. 370 9. 390 0.21

0. 0 9. 985 _ - 9. 744 — -

Таким чином» дан Г по густая! розплэз i в шдтвердауьтгь висковки psirr-генодифракщвних досл!даень.

Сл1д зазначити, по при розрахункэх повних функща ics>. tes?, а тзкоя; ро для розплаву дов!льного «слзду по р1вняннях (8, 9, II) вико-ристовувзлись аналог !ЧН1 функцп розплав1в опорних склад ¡в. При цьому зм1на коняентрацп компонентib в сплавi в межах одного концентрат й-ного ттервалу. супроводаувалась змшою лзяле величини с. (концентрзшя атом! в г-го сорггу). 1*ешта параметр! в (с*. /), а також функцп, iro входять б piзняння (8 ,ü .11) ззлишались кез«!нними. Це означае. то в розплзвэх систем з р!зним BMicTOM компонент!в в межзх одного конлентрзшиного !нтервэлу при 0ДНЗК0Б1Е температур1, присутн! однако-в! зэ складом i типом упаковки атомн! утБорення, то розсисэть рентген !вське випром!нювзння незэлэжко. Таким чином, дкфракшйш 1фив! та розрахован) по них функцп рад!зльного розшшлу атсшв мiстять в cogí !нформзц1Ю про розпод ! л атом i в всередкн! м i кроугрупувзкь конного типу, эле не м i стять шформзщ i про взэемнии розпод и самих м i кроуг-рупувань. Отриман! в експериментах перэгр!ви розшав!в не руянують ix м!крогетерогенно: оудови. Ш результата до?волясть стверджувзти. що м i кроугрупування юн.ук/гъ не лише в бшэрних. айв однокоипонентних розплавэх.

Приимаючи до у ваги той факт, що концентрзшя атом ! в в розплавах опорних склад!в для систем oe-sп. та in-ва сшвпздэс з концентрат сю грэнично1 розчинностi компонент!б при температур! евтектики, можна стверджузати, що при плавленн! та при досягнутих в експериментах температурах взземна розчинл!сть компонент!в в розплавах цих систем нз MiKpopiBHi пом!тао не зм!нилась.

Проводилась ошнка м1Н1мально можливих розм!р!В мi кроугрупувань в розплавах та к1лькост1 атом1в в них. При незалежност! розтявня рентген!вського випром ишзання атомними мжроугрупуваннями ix розм:р мае бути збо 61 льким, або р!вним рад1усу кореляци. Рад i ус кореляци визначався як В1дстань, шеля hkoi В1 дхилення р£г> в1д середньо1 атомно1 густини залипаеться меншим за помилку визначвння ро. Показано, що коректно пов'язувати розрахований за m ею методикою рад ! ус кореляци з м!н!мально можливими розм!рами м!кроугрупувзнь в розплавах можливо лише для тих склада бшарних сплав1в, розплави яких с одно-структурними, ■ тоото для сплэв1в опорних склад ib. Були розрахован! ра-Д1уси кореляци для розплави опорних склад!в досл1даених систем та ощнена м!Н!мально можлива к!льк!сть атом!в в м!кроугрупуваннях як

величина ¡нтегралу лтггрсг1 в д1Эпазон1 вистанев в!Д о до пу. Результата наведен! в таблиц! 9. Ш дан! свютать про те, що млкроуг-рупування охоплдать значну киньюсть координатяних сфер, тдвишення температури розплаву супроводауеться зменшенням po3MtpiB MiKpoyrpyny-вань без tomithoi зм!ни ix складу.

Таблица

Т.К Gi? Sn Т.К In 1п Оа 8 1.7 1 а . э Оа Т.К Bi Bi G а 48 SZ Bi 0 8.5

1230 1 .29 1,19 520 1 .62 1 . 44 1.20 570 1.47 1 ,07 1 .09

нм - - - 1100 1 .23 1 ,06 1 .09 1170 1.13 ,зг .90

1330 320 24 О 520 65D. 480 360 570 3S0 180 2ЬС>

N 1100 3SO 180 Е60 1170 170 110 140

3 вишенаведеного вкпливае, що мпфоугрупування виступають як са-MocTiiffl! структурн! 0ДИНИЦ1, що збер1гаються при змш1 концентратi компонент!в та 1снують в значному температурному !нтервзл1. Це дае шдстазу вважата, що вони макггь спаку атомну структуру, яка повинна описувзтись одноструктурною моделлю. Проведений анал13 в рамках квэ-31КРИСТЗЛ!ЧНИХ уявлень (ПОр!ВНЯННЯ ТОПОЛОГ1ЧНОГО ближнього упорядку-вання я розплавах з христэл!чшти грэтками) показав, що П!Д час шшь-лення /ч, sn збер!гаеться тип гратки передшавления, але виоувасться деяке скорочення м1жатомних bi дстанев та утворення б1льш симетричного ближнього упорядкування. тдвицення температури веде до 01лыв Ч1ткого виявлення "тетрагональностI", що, мабуть, моие бути поз'язано з П1Д-силенням направлено1 мшатомно! взаемодп. Плавления оа та се супро-водаусться зм1ною типу упаковки в пор1внянн1 з вих1дною кристал!чною в б1к зб1льшення пильност! упаковки. Р1дкиг галт мае структуру типу г I патетичноi ОЦТ гратки. За лпературними даними плавления германira веде до утворення б 1 льш дильноупаковажи структура типу гратки p-s^. При п!двищенн] температури ссобливост! на tcsi та ФРРА збер)гаються. Що стосусться р1дкого в 1 смуту, то кого структура близька до вих1ДЯ01 кристал1ЧН01 гратки, але, все ж таки, з б1лып Щ1ЛЬною упаковкою ато-м1в, ! може бути описана, як под1бна до деформовано! ОЦТ гратки.

Структура б1нарних розплав1в опорних склад 1 в збер1гае риси по-д1бност! до структури розплав1в чистих компонент 1в. Ближне упорядкування розплав1Б на основ! 1нд!ю {¡п оа ) та гал!ю (ее Bt ) може бути описане структурою типу твердого розчину зампцення на осно-BI 1ндш та галш В1ДП0В1ДН0. Структура розплаву Bi описуеться

як под!бна до ОЩ-упорядковано! гратки типу ли-с-и. Шдвищення темпе-

ратури в межах досл1дауваного температурного 1нтервалу не приводить до зм1ни типу блидаього упорядкування в бшарних розплавах опорних склад1в. 1аким чином, розплави. опорних складов bcix трьох систем, певною Mipo», можуть бути описан! з позицт кваз!кристал!чних уявлень одноструктурною модаллю. Проведений анал!з показуе, що, наиб1льш ямов!рно, в розплавах опорних склад1в реал1зусться упаковкз атом1в по типу тетрагональних граток.

Пояснити причини незалежносп розе!яння рентгентського випромi-'нювання окремими м1кроугрупуваннями на сучасному етап! неможливо. Вир!шення ж цього питания, очевидно, надало б можлив!сть отримата б!льш певн) уявлення про м!кроугрупування- про стушнь ix в!докремле-HOCT1, стаб!льност1, час та температурили !нтервал 1снування, взаемо-Д1ю одне з одним та 1н.

Основн1 висновки

1.3апропоновано та експериментально перезiçsho метод визначення густини некристалпних конденсовзних матер!алib за даними рэнтгено-дифрэкц!иного експерименту.

Для розплав1В oe-sn. in-Ga. вi-<За встзновлено с!слэдну MiKpore-терогенну будову.

3.Шдгвердкено энзлттчнии зв'язок 1нтенсивност! когерентно роз-сIяного б!нарним розплавом.дов1льного складу рентген1вського випромi-нювання з ¡нтенсивностлми випром!нювання,розе!яного на атомних mikdo-угрупуваннях, що утворюють usa розплав. Показано адитквнiсть вкладу структурних складових.кожного типу в загальну !НтенсиБН1сть розс!яння розплавом, тобто показано, що м1кроугрупування, що р!зняться тополо-пчно I композит ино, розе иокггь рентген!вське випром!нювання незэлежно

4.Кtльк 1 снии анал!з показав, шр вся область концентрата бшар-них розплавiв под1ляеться на концентратйш 1нтервали. Всередин1 кожного !нтервалу незалежно в!Д складу розплаву структурн! складов! за--лишахггься незмшними. П!д час переходу з одного концентратяногр 1нтервалу до 1итого, один тип структурних складових зникае, à замiсть нього з'являеться !ншии. М!кроугрупування, що утворюють м1крогетеро-генну структуру розплаву, за складом та типом упаковки в!дп0в1дають розплавам опорних складib, як1 е однострукгурними.

Так, для розплав!в системи in-ca встановлено юнування двох кон-центратиних !нтервал1в: першии- в!д чистого гал!ю до ei.7 атж 1ндт,

ДРУГИЙ- В1Д 81.7 аТ£ 1НД1Ю ДО ЧИСТОГО 1НД1Ю.

В систем! Bi-oa юнуе три концентратин! !нгервали: в!д чистого

В1 смуту до складу Bi 6а • В1Д складу Bi-Ga до складу Bt ga

3Z ^в В i 3

та В1д складу ßie-5CcP1>tf ДО чистого талио.

Для розплав!в системи o»-sn меж! концеЕтращйного 1нтервалу сп 1 впадать з чистими компонентами, тобто, розплави msi системи ма-ють квазIевтектичну структуру.

Отриман! результата дозволяхлъ стверджувата, що м i кроугрупування I снують не лише в ошарних, але и в однокомпонентних розплавах.

5.сп1вставлення результата, отриманих при досл!даенн1 розплав!в oe-sn. in-Ga з Д1аграмами фазових рiвноваг цих систем дае пистави вважати, що, принзям! для цих двох систем, шд час плавления та до-сягнутих в експериментах температурах взаемна розчиншсть компонен-tib збер|гаеться на MiKpopiBHt такою ж як i в твердому стан! при температур! евтектики. У - шдстави спод1ватись, що цей висновок оуде справедливим для bcix б!нарних систем з простою д1эгрэмою фазових piвноваг.

6.Для розплав!В системи et-ca при температур! 570 к Спостер!гз-лись структурн! зм1ни з часом 1зотерм!чно1 витркмки. р!вноважний стан наступав приблизно через 2 години витримки. Bei наведен 1 в рооот! дан! отриман1 в!д розплав!Б, що пришли до р!вноважного стану.

7.Досягнут! в експриментах перегр!ви розплав1в не ведуть до зм1ни складу i, очевидно, топологи м!кроугрупувань, не руйнують м 1 крогетерогенну будову розплэвш. Шдвищення температури супроводау-еться зменшенням розм!р!в структурних складових за рахунок зменшення К!лькост! атомIв, що входять в мIкроугрупування. При однэкоз!и температур! мIкроугрупування одного складу мають однакоВ! розмфи незалек-но в1д загально1 концентратi атом!в в розплав1. -

8.3апропоновано способи визначення меж концентратйних иггерва-л1в. Один базуеться на анал!31 д!аграми фазових piBHOsar (збереження гранично1 розчинносп компоненпв на м!крор!ВН! в розплавах). В осно-BI другого лежить анэл1з ходу !зотерм середаоьго этомного об'ему з залежност! В!д концентратi компоненпв, абешеи точок перегину яких в1дп0в!дають концентрат i компоненпв в розплавах опорних склад;в. Можливии ща один cnociö визначення склада опорних сплавiв, якии бнзу-стьсянэ анал!31 концентратйних залежностей при ф!ксованих значениях вектора дифракцп. В цьому випадку також абсциси точок'переги-ну Л1н1йних залежностей будуть в 1Дпов!дата концентрат ям компоненпв в розплавах опорних склад1В.

9. Отримано I шдгвердаено аналттаний зв'язок середньо! густини

б 1 вэрних розгхлав!в з середнiми густинами розплавт опорних склад!в.

10.Результата ощнки можливих розм1р1в м!кроугрудувань та киь-кост! атом!в в них св!дчать про те, що ближне упорядкування охоплюе досить значну к1льк!сть координат яних сфер.

11. Показано, що в рамках кваз1кристал!чних уявлень про будову р1дин розплави вс1х опорних складib, певною лирою , можуть бути описан 1 одноструктурною моделлю. найбiлъш ämobidho, що в розплавах опорних склад1в реал!зуеться ближне упорядкування типу тетрагональних граток. Перегрши, досягнут! в экспериментах, не викликахлъ зм1ни ближнього упорядкування в шх розплавах.

Основний зм!ст дисертаци викладэно в роботах:

1. Ильинский А.Г., Романова A.B., Михайлова I..E., Бухаленко В.В,, Слюсаренко С.И./ Метод определения плотности материалов в жидком к аморфном состояннии по данным дифракционного эксперимента.// Металлофизика. -I99I.N 2 -Т.13 -с.119-122.

2. Бухаленко В.В.. Ильинский А.Г., Романова A.B., Слюсаренко С.К., Чен-Си-Шень/ Рентгенодифракшонное исследование структуры жидких сплавов системы индий-галлий.// Металлофизика. -1991. n ю -т. 13 -с,92-101.

3. Бухаленко В.В., Ильинский А.Г., Романова A.B., Слюсаренко С.И., Чен-Си-Шень/ Атомное строение жидких сплавов системы висмут-галлий.// Металлофизика. -1992. n 5 -т.14 -с.42-48.

4. Ильинский А.Г., Слюсаренко С.И., Хойер В., Хинц В./ Строение расплавов германий-олово в жидком состоянии.// в пен. Металлофизика. -1993.

П1дп. до дрчку-М^С* «орцаг 60x84/16. tlaniD oms друк. офс. Jaos. друв. л. i ,и. Уыов.фэрб.-г!зб / и Обл.-виЙ.л.^^. Тираа^оо*. заиГйф Д

Ihotutjt проблей ыагер!алозкавсгва ib. 1.и.франиевича АН Украхни 25с6В0 Kais ево, «СП, вул.Кри!зан1вського,а. |Пльниця Оперативно! пол1граШ хнстатуту проблей иетергалоэнавсхва 'npai'Hu

2ö2oöq ttniB 60O, дСП, вул.Кояааэн1всы!ого,В.