Прогнозирование теплофизических свойств аморфных сплавов никеля Ni2B, Ni44Nb56, Ni62Nb38 по данным о компонентах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Замена традиционных материалов аморфными сплавами и эксплуатация изделий из них определяются структурной, временной и температурной устойчивостью неупорядоченных сред. В частности, тепловая стабильность аморфного сплава напрямую зависит от его теплофизических характеристик. Поэтому в статье продемонстрированы применимость правила смешения компонентов и использование их данных по теплофизическим свойствам в кристаллическом состоянии для оценки аналогичных характеристик сплавов из групп металл – металлоид и переходный металл – переходный металл в аморфной фазе. Установлено, что для группы переходный металл – переходный металл оценка теплоемкости аморфных сплавов никеля дает лучшее приближение к экспериментально установленным величинам, чем для сплава из группы металл – металлоид. Причинами расхождения оценки и экспериментальных данных для сплава из группы металл-металлоид, возможно, являются ковалентность связи атомов, в отличие от металлической связи для сплавов из группы переходный металл – переходный металл, меньший размер атомов металлоида, их большая подвижность и влияние на измельчение зерен сплава. Расчетами подтверждено существование наблюдаемого при экспериментальных исследованиях эффекта наследования аморфным сплавом особенностей температурных зависимостей ряда теплофизических свойств компонентов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Терехов

Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина

Автор, ответственный за переписку.
Email: svlter@yandex.ru
Россия, Донецк

Список литературы

  1. Шелудяк Ю.Е., Кашпоров Л.Я., Малинин Л.А., Цалков В.Н. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М.: НПО «Информация и технико-экономические исследования», 1992.
  2. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991.
  3. Терехов С.В. Тепловые свойства металлов.: Справочник. Донецк: ДонФТИ им. А.А. Галкина. 2023.
  4. Панова Г.Х., Хлопкин М.Н., Черноплеков Н.А., Шиков А.А. Влияние аморфизации на электронную и колебательную теплоемкость сплава Ni2B // Физика твердого тела. 2002. 44. № 7. С. 1168‒1173.
  5. Панова Г.Х., Сырых Г.Ф., Хлопкин М.Н., Шиков А.А. Колебательные и электронные свойства аморфных систем Ni44Nb56, Ni62Nb38 и Cu33Zr67 (из измерений теплоемкости) // Физика твердого тела. 2003. 45. № 4. С. 577–581.
  6. Гавричев К.С., Горбунов В.Е., Шарпатая Г.А. и др. Термодинамические свойства сплава Ni0.333Zr0.667 в аморфном и кристаллическом состояниях // Неорганические материалы. 2004. 40. № 6. С. 703‒708.
  7. Гавричев К.С., Голушина Л.Н., Горбунов В.Е. и др. Теплоемкость и абсолютная энтропия сплавов Ni-Zr // Доклады Академии наук. 2003. 393. № 5. С. 639‒643.
  8. Smith J.F., Jiang Q., Lück R., Predel B. The heat capacities of solid Ni‒Zr alloys and their relationship to the glass transition // Journal of Phase Equilibria. 1991. 12. № 5. P. 538‒545.
  9. Терехов С.В. Прогнозирование теплофизического поведения аморфных сплавов Ni0.333Zr0.667 и La80Al20 по свойствам металлов // Расплавы. 2023. № 5. С. 479‒490.
  10. Герасимов Я.И., Гейдерих В.А. Термодинамика растворов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980.
  11. Kontogeorgis G., Folas G. Thermodynamic Models for Industrial Applications: From Classical and Advanced Mixing Rules to Association Theories. Wiley. 2010.
  12. Кингери У.Д. Введение в керамику. М.: Стройиздат, 1967.
  13. Попель П.С., Сидоров В.Е., Бродова И.Г. и др. Влияние термической обработки исходного расплава на структуру и свойства кристаллических слитков или отливок // Расплавы. 2020. № 1. С. 3‒36.
  14. Попель П.С., Сидоров В.Е., Кальво-Дальборг М. и др. Влияние термической обработки жидкого сплава на его свойства в расплавленном состоянии и после аморфизации // Расплавы. 2020. № 3. С. 223‒245.
  15. Бельтюков А.Л., Русанов Б.А., Ягодин Д.А. и др. Релаксация в аморфизирующемся расплаве Al–La // Расплавы. 2022. № 5. С. 485‒493.
  16. Русанов Б.А., Сидоров В.Е., Петрова С.А. и др. Влияние редкоземельных металлов на плотность сплава Co–Fe–Si–B–Nb в кристаллическом и жидком состояниях // Расплавы. 2021. № 4. С. 432‒440.
  17. Успенская И.А., Дружинина А.И., Жирякова М.В. и др. Задачи практикума по физической химии. Расчет термодинамических функций по результатам измерений теплоемкости методом адиабатической вакуумной калориметрии. М.: МГУ, 2019.
  18. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, 2000.
  19. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Физматлит, 2002.
  20. Рехвиашвили С.Ш. К вопросу о теплоемкости нанокристаллических веществ // Письма в ЖТФ. 2004. 30. № 22. С. 65‒69.
  21. Кузнецов В.М., Хромов В.И. Фрактальное представление теории Дебая для исследования теплоемкости макро- и наноструктур // ЖТФ. 2008. 78. № 11. С. 11‒16.
  22. Алиев И.Н., Резник С.В., Юрченко С.О. О фрактонной модели тепловых свойств наноструктур // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2008. № 4. С. 54‒61.
  23. Рехвиашвили С.Ш. Теплоемкость твердых тел фрактальной структуры с учетом ангармонизма колебаний атомов // ЖТФ. 2008. 78. № 12. С. 54‒58.
  24. Dorogokupets P.I., Sokolova T.S., Danilov B.S., Litasov K.D. Near-absolute equations of state of diamond, Ag, Al, Au, Cu, Mo, Nb, Pt, Ta, and W for quasi-hydrostatic conditions // Geodyn. & Tectonophys. 2012. 3. № 2. P. 129‒166.
  25. Gamsjӓger H., Bugajski J., Gajda T. et al. Errata for the 2005 review on the chemical thermodynamics of nickel. In: Mompean F.J., Illemassune M. (Eds.) Chemical Thermodynamics. Vol. 6. Nuclear Energy Agency Data Bank, Organisation for Economic Cooperation and Development. The Netherlands. Amsterdam: Elsevier. 2005.
  26. Брандт Н.Б., Кульбачинский В.А. Квазичастицы в физике конденсированного состояния. М.: Физматлит. 2005.
  27. Ходаковский И.Л. О новых полуэмпирических уравнениях температурной зависимости теплоемкости и объемного коэффициента термического расширения минералов // Вестник ОНЗ РАН. 2012. 4. NZ9001.
  28. Saunders N., Miodownik A.P. CALPHAD (calculation of phase diagrams): a comprehensive guide, V. 1. Pergamon: Elsevier Science Ltd. 1998.
  29. Lukas H.L., Fries S.G., Sundman B. Computational Thermodynamics: The Calphad Method. Cambridge: Cambridge University Press. 2007.
  30. Гилев С.Д. Малопараметрическое уравнение состояния алюминия // Теплофизика высоких температур. 2020. 58. № 2. C. 179‒187.
  31. Терехов С.В. Термодинамическая модель размытого фазового перехода в металлическом стекле Fe40Ni40P14B6 // Физика и техника высоких давлений. 2018. 28. № 1. С. 54‒61.
  32. Терехов С.В. Тепловые свойства вещества // Физика и техника высоких давлений. 2022. 32. № 3. С. 21‒34.
  33. Терехов С.В. Расчет базисной линии теплоемкости вещества в модели двухфазной области при отсутствии фазовых и других переходов // Неорганические материалы. 2023. 59. № 4. С. 468‒472.
  34. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия. 1989.
  35. Новицкий Л.А., Кожевников И.Г. Теплофизические свойства материалов при низких температурах. Справочник. М.: Машиностроение. 1975.
  36. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. ChemNet (Россия). Доступ: https://www.chem.msu.su/Zn/ (дата обращения 27.06.2024).
  37. NIST-JANAF Thermochemical Tables. NIST Standard Reference Database 13. Available at: https://janaf.nist.gov/ (accessed 27.06.2024). https://doi.org/10.18434/T42S31.
  38. Пелецкий В.Э., Чеховской В.Я., Бельская Э.А. и др. Теплофизические свойства титана и его сплавов: Справочник. М.: Металлургия. 1985.
  39. Спивак Л.В. Калориметрические эффекты при кристаллизации аморфного сплава Nb60Ni40 // Вестник Пермского университета. 2015. № 1(29). С. 60–64.
  40. Спивак Л.В., Щепина Н.Е. Калориметрические эффекты при структурно-фазовых превращениях в металлах и сплавах // Физика металлов и металловедение. 2020. 121. № 10. С. 1059–1087.
  41. Стась Н.Ф. Справочник для изучающих общую и неорганическую химию. Ротапринт. Томск: ТПУ. 1998.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Температурная зависимость теплоемкости кристаллического бора B (а; ○ ‒ данные [1], ♦ ‒ [2]) и оценки (––––) поведения теплоемкостей сплавов Ni2B (б; Δ ‒ [4]), Ni44Nb56 (1; □ ‒ [5]), Ni62Nb38 (2; ▲‒ [5]) в и Ni0.333Zr0.667 [9] (г; ● ‒ аморфное состояние, ◊ ‒ кристаллическое состояние [6]; 1 ‒ оценка теплоемкости интерметаллида NiZr2, 2 ‒ оценка теплоемкости соединения Ni2Zr) в низкотемпературной области.

Скачать (146KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Температурная зависимость коэффициента линейного теплового расширения кристаллического бора B (а; ○ ‒ восстановленные по плотности бора [1] значения) и оценки (–––––) поведения коэффициентов линейного теплового расширения сплавов Ni2B (б), Ni44Nb56 (1), Ni62Nb38 (2) в и Ni0.333Zr0.667 [9] (г).

Скачать (139KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024