2007 г. – Турчанин М.А. «Термодинамика жидких сплавов меди с переходными металлами» диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук, специальность 02.00.04 – физическая химия, Киев, Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко.
Научный консультант:
д.х.н., проф. Казимиров В.П.
Официальные оппоненты:
д.х.н., проф. Перевертайло В.М., Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины, зав. отделом физико-химических основ получения сверхтвердых материалов д.т.н. Иванченко В.Г., Институт металлофизики им. В.Г. Курдюмова НАН Украины, зав. отделом фазовых равновесий д.х.н., проф. Александров В.Д., Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, зав. каф. физики и физического материаловедения, г. Макеевка
АНОТАЦІЯ
За допомогою високотемпературної калориметрії встановлено ентальпії змішування двокомпонентних рідких сплавів міді з перехідними металами і вплив температури на них. В рамках CALPHAD-методу проведено термодинамічний опис систем, розраховано діаграми стану, визначено значення надлишкової теплоємності рідких сплавів. Встановлено закономірності температурно-концентраційної залежності надлишкових термодинамічних функцій змішування розплавів з різним типом взаємодії компонентів. Запропоновано кореляційне рівняння, що зв'язує надлишкову теплоємність розплавів з ентальпією змішування. Запропоновано критерій оцінки концентраційного інтервалу аморфізації розплавів загартуванням, який ґрунтується на аналізі ближнього хімічного порядку в них.
Встановлено характер зміни термодинамічних властивостей в рядах досліджених систем, і запропоновано його інтерпретацію на підставі розрахунку основних енергетичних внесків в ентальпію утворення невпорядкованих сплавів міді з перехідними металами в рамках моделі сильного зв'язку. Моделі температурно-концентраційної залежності термодинамічних властивостей фаз використані для моделювання метастабільних фазових перетворень за участю переохолоджених розплавів.
Ключові слова: високотемпературна калориметрія, рідкі сплави, термодинамічні функції змішування, надлишкові теплоємності розплавів, термодинамічний опис систем, діаграми стану, термодинамічне моделювання, переохолоджені рідкі сплави, аморфні сплави, критерії аморфизации, метастабільні фазові перетворення.
АННОТАЦИЯ
С помощью метода высокотемпературной калориметрии установлены энтальпии смешения жидких сплавов меди с переходными металлами. Исследовано влияние температуры на термодинамические свойства металлических расплавов, которое выражается в уменьшении абсолютных энтальпий смешения с повышением температуры. На основании обобщения данных о термодинамических свойствах фаз и фазовых равновесиях в рамках CALPHAD-метода проведено термодинамическое описание систем, получены параметры моделей температурно-концентрационной зависимости избыточных термодинамических функций смешения, рассчитаны диаграммы состояния систем. Анализ результатов моделирования термодинамических функций смешения (в рамках математических моделей и модели ассоциированного раствора) позволил рассчитать значения избыточной теплоемкости и установить закономерности температурно-концентрационной зависимости избыточных термодинамических функций смешения расплавов с различным типом взаимодействия компонентов. Установлено корреляционное уравнение, связывающее избыточную теплоемкость расплавов с энтальпией смешения.
Показана эффективность использования модели ассоциированного раствора для прогнозирования термодинамических свойств переохлажденных жидких сплавов и оценки степени ближнего химического порядка в них. Предложен критерий оценки концентрационного интервала аморфизации расплавов закалкой, основанный на рассмотрении степени ближнего порядка в них. Установлен характер изменения термодинамических функций смешения в рядах исследованных систем, и на основании расчета основных энергетических вкладов в энтальпию образования неупорядоченных сплавов меди с переходными металлами в рамках модели сильной связи дана его интерпретация.
Модели температурно-концентрационной зависимости термодинамических свойств фаз использованы для моделирования метастабильных фазовых превращений с участием переохлажденных расплавов: расслоения расплавов и связанных с ним превращений; аморфизации расплавов методом закалки и прогнозирования ее концентрационных интервалов; образования граничных твердых растворов и расчета теоретических пределов их насыщения.
Ключевые слова: высокотемпературная калориметрия, жидкие сплавы, термодинамические функции смешения, избыточные теплоемкости расплавов, термодинамическое описание систем, диаграммы состояния, термодинамическое моделирование, переохлажденные жидкие сплавы, аморфные сплавы, критерии аморфизации, метастабильные фазовые превращения.
SUMMARY
Mixing enthalpies of binary liquid alloys of copper with transition metals and influence of temperature on them have been investigated by means of high temperature calorimetry. Thermodynamic assessment of the systems has been carried out and the phase diagrams were calculated. The excess heat capacities of liquid alloys were ascertained. Regularities of temperature-composition dependence of thermodynamic mixing functions have been cleared up for liquid alloys with different type of component interaction. The criterion for estimation of amorphisation composition range of melts based on analysis of chemical short range order has been proposed.
Behavior of thermodynamic properties in the investigated series of systems has been ascertained and explained on the base of calculation of the energetic contributions to the mixing enthalpy of disordered copper alloys with transition metals in the frameworks of tight-binding-bond model. The models of temperature-composition dependence of thermodynamic properties of phases have been used for modeling of metastable transformations involving the supercooled liquid alloys.
Keywords: high temperature calorimetry, liquid alloys, thermodynamic functions of mixing, excess heat capacity, thermodynamic assessment of system, phase diagram, thermodynamic modeling, supercooled liquid alloys, amorphous alloys, amorphization criteria, metastable phase transformations.
Автореферат диссертации (рус.)(.pdf)
Автореферат диссертации (укр.)(.pdf)