Оценка размеров областей когерентного рассеяния в сплавах по нейтронным дифракционным данным

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

C целью определения распределения по размерам структурно упорядоченных кластеров, дисперсно встроенных в структурно неупорядоченную матрицу сплава, выполнен анализ дифрактограмм сплава Fe74Al26, полученных на нейтронном дифрактометре высокого разрешения. Для этого использовано обобщение метода Шеррера, основанное на анализе профилей дифракционных пиков, определения ширин пиков на высотах 1/5 и 4/5 от максимума и предположения о справедливости гамма-распределения для размеров кластеров (метод Пелашека). Проведено сравнение результатов, получаемых методами Шеррера, Вильямсона–Холла и Пелашека, и показано их хорошее соответствие друг другу. Предложен алгоритм расчета функции логарифмически-нормального распределения размеров кластеров/частиц. Экспериментальные данные были получены на нейтронном дифрактометре по времени пролета, в связи с чем их анализ проведен для двух вариантов переменной сканирования: в кристаллическом (прямом) (d-шкала) и обратном (H-шкала) пространствах, и получены оценки возможных систематических ошибок. Сделан вывод, что определяемые таким образом средние размеры обладают необходимой степенью устойчивости, т.е. слабо зависят от применяемой переменной сканирования и полного числа экспериментальных точек.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Б. Ержанов

Объединенный институт ядерных исследований; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: bekarys@jinr.ru
Россия, Дубна, 141980; Казань, 420008

И. А. Бобриков

Centre for Cooperative Research on Alternative Energies (CIC energiGUNE), Basque Research and Technology Alliance (BRTA)

Email: ibobrikov@cicenergigune.com
Испания, Технологический парк Алава, Альберт Эйнштейн 48, Витория-Гастейс 01510

А. М. Балагуров

Объединенный институт ядерных исследований; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: bala@nf.jinr.ru
Россия, Дубна, 141980; Москва, 119991

Список литературы

  1. Mittemeijer E.J., Welzel U. (Editors). Modern Diffraction Methods, , Wiley-VCH, Weinheim, 2012. 554p.
  2. Иверонова В.И., Ревкевич Г.П. // Теория рассеяния рентгеновских лучей. Москва: Изд-во МГУ, 1978. С. 278.
  3. Цыбуля С.В., Черепанова С.В. // Введение в структурный анализ нанокристаллов. Новосибирск: Изд-во Новосибирский государственный университет, 2008. С. 92.
  4. Балагуров А.М. Дифракция нейтронов для решения структурных и материаловедческих задач. Москва: Изд-во Физфак МГУ им. М.В. Ломоносова, 2017. С. 305.
  5. Mittemeijer E.J., Welzel U. // Z. Kristallogr. 2008. V. 223. № 27. P. 552. https://doi.org/10.1524/zkri.2008.1213
  6. Scardi P., Ortolani M., Leoni M. // Mater. Sci. Forum. 2010. V. 651. P. 155. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.651.155
  7. Pielaszek R. // J. Alloys Compd. 2004. V. 382. P. 128. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.05.040
  8. Vorobiev A., Chernyshov D., Gordeev G., Orlova D. // J. Appl. Cryst. 2008. V. 41. P. 831. https://doi.org/10.1107/S002188980802339X
  9. Wojnarowicz J., Chudoba T., Gierlotka S., Sobczak K., Lojkowski W. // Crystals. 2018. V. 8. № 179. https://doi.org/10.3390/cryst8040179
  10. Balagurov A.M., Sumnikov S.V., Cifre J., Palacheva V.V., Chubov D.G., Golovin I.S. // J. Alloys and Comp. 2023. V. 932. P. 167663. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022. 167663
  11. Balagurov А.М. // Neutron News. 2005. V. 16. № 3. P. 8. https://doi.org/10.1080/10446830500454346
  12. Балагуров А.М., Бобриков И.А., Бокучава Г.Д., Журавлев В.В., Симкин В.Г. // ЭЧАЯ. 2015. Т. 46. № 3. С. 453. https://doi.org/10.1134/S1063779615030041
  13. Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr 2010. V. 43. P. 1126. https://doi.org/https://doi.org/10.1107/S0021889810030499
  14. Ibberson R.M. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2009. V. 600. P. 47. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.nima. 2008.11.066
  15. Fischer P., Frey G., Koch M., Konnecke M., Pomjakushin V., Schefer J., Thut R., Schlumpf N., Burge R., Greuter U., Bondt S., Berruyer E. // Physica B. 2000. V. 276–278. P. 146. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/S0921-4526(99)01399-X
  16. Колмогоров А.Н. // Теория вероятностей и математическая статистика. Москва: Наука, 1986. С. 264.
  17. Scardi P., Leoni M. // Acta Crystallogr. A. 2001. V. 57. № 5. P. 604. https://doi.org/10.1107/S0108767301008881
  18. Scardi P., Leoni M., Faber J. // Powder Diffraction. 2006. V. 21. № 4. P. 270. https://doi.org/10.1154/1.2358359

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Нейтронная дифрактограмма сплава Fe74Al26 в шкале d — межплоскостного расстояния (a) и в шкале H = 1/d — длины вектора в обратной решетке (б). Показаны экспериментальные точки, рассчитанный профиль, разностная кривая и индексы Миллера некоторых пиков. Вертикальные штрихи — положения дифракционных пиков для структурной фазы D03 (кубическая, Fmm, a = 5.795 Å).

Скачать (50KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости, соответствующие формулам (2), для двух вариантов переменной сканирования d (a) и H (б) для TOF-дифрактометров на источниках с коротким (HRPD, ISIS) и длинным (HRFD, ИБР-2) импульсом, а также для дифрактометра с монохроматическим пучком (HRPT, SINQ) на стационарном источнике нейтронов.

Скачать (24KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Размеры ОКР кластеров фазы D03 в сплаве Fe74Al26, полученные по формулам Шеррера (3) из ширин нескольких первых сверхструктурных пиков в дифрактограммах, представленных в шкалах d (a) и H (b). Ошибки точек — статистические, горизонтальные линии соответствуют среднему размеру ОКР, полученному с использованием МНК.

Скачать (23KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Построения Вильямсона—Холла для первых основных и сверхструктурных (нечетные индексы Миллера) пиков от сплава Fe74Al26, представленные в шкалах d (a) и H (б). Сплошные линии проведены с использованием МНК, пунктирная линия соответствует функции разрешения HRFD. На графике с d-шкалой дополнительно показаны ширины сверхструктурных пиков, измеренные после нагрева–охлаждения образца с = 145 нм. Ширины основных пиков практически не изменились.

Скачать (46KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Сравнение логнормального (L(R), пунктирная линия) и гамма- (G(R), , сплошная линия) распределений, вычисленных по характеристикам пика 111 от сплава Fe74Al26, после отливки (а) и медленного нагрева и охлаждения (б) и имеющих одинаковые первый и второй моменты.

Скачать (37KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Логнормальные распределения, рассчитанные методом Пелашека по характеристикам нескольких сверхструктурных пиков сплава Fe74Al26. Распределения нормированы по амплитуде. Штриховыми линиями показаны средние по объему размеры ОКР.

Скачать (16KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Гамма-распределения, рассчитанные методом Пелашека по характеристикам нескольких сверхструктурных пиков сплава Fe74Al26, для исходного состояния (сплошные линии) и после нагрева-охлаждения сплава (пунктирные линии). Распределения нормированы по площади. Вертикальными линиями показаны средние по объему размеры ОКР.

Скачать (15KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024