Анотація до роботи:

Агравал П.Г. Температурно-концентраційна залежність термодинамічних властивостей рідких сплавів кобальту, нікелю та міді з титаном, цирконієм, гафнієм. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – фізична хімія. Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, Київ, 2004.

Методом високотемпературної ізопериболічної калориметрії досліджено ентальпії змішування в системах Co–Ti, Co–Zr, Ni–Ti, Ni–Zr, Ni–Hf, Cu–Hf (при 1873 К), Co–Hf (при 1923 К), Cu–Ti і Cu–Zr (при температурах 1573 и 1873 К). У межах теорії ідеального асоційованого розчину описано температурну залежність термодинамічних властивостей розплавів. У межах CALPHAD-методу розраховано метастабільні фазові рівноваги за участю переохолодженої рідини і граничних твердих розчинів. Показано, що в межах термодинамічного підходу можуть бути описані інтервали аморфізації розплавів систем.

1. Методом високотемпературної ізопериболічної калориметрії вивчено ентальпії утворення сплавів систем Co–Tі, Co–Zr, Co–Hf, Nі–Tі, Nі–Zr, Nі–Hf, Cu–Tі, Cu–Zr, Cu–Hf. Ентальпії утворення рідких сплавів системи Co–Hf досліджено вперше, для систем Co–Tі, Nі–Hf, Cu–Hf розширено концентраційні інтервали
дослідження цієї властивості. В усіх досліджених системах ентальпії утворення рідких сплавів є екзотермічними величинами, що вказує на сильну міжчастинкову взаємодію різносортних атомів у розплаві.

2. Вперше досліджено температурну залежність ентальпій змішування в системах Cu–Tі і Cu–Zr. З підвищенням температури ентальпії змішування зростають. Зіставлення отриманих у цій роботі ізотерм інтегральних ентальпій змішування для систем Nі–Tі, Nі–Zr, Nі–Hf, Cu–Hf із літературними даними дозволяє зробити аналогічний висновок щодо характеру їхньої температурної залежності.

1. Встановлено, що в рядах однотипних систем із ростом порядкового номера металу ІV групи ентальпії змішування зменшуються, а при збільшенні порядкового номера 3d-метала демонструють залежність з мінімумом для сплавів на основі нікелю. Закономірності зміни термодинамічних властивостей зіставлено з металохімічними характеристиками компонентів. Показано переважний вплив електрохімічного фактора на енергетику процесу сплавоутворення.

4. Показано, що для більшості досліджених систем концентраційна залежність ізотерм інтегральної ентальпії змішування корелює з видом діаграми стану: мінімуми інтегральних ентальпій змішування знаходяться в концентраційній області існування найбільш термічно стабільних інтерметалідів. Висловлено припущення про зв'язок особливостей температурно-концентраційної залежності термодинамічних властивостей досліджених розплавів з існуванням у них ближнього хімічного порядку за типом хімічної сполуки.

5. У межах теорії ідеального асоційованого розчину проведено моделювання температурно-концентраційної залежності термодинамічних властивостей досліджених розплавів. З цією метою розроблено математичний метод розв’язання задачі теорії асоційованих розчинів, запропоновано методику пошуку параметрів моделі, розроблено пакет прикладних програм для розрахунку в межах ТІАР.

6. Аналіз отриманих в межах ТІАР моделей дозволив установити основні закономірності температурно-концентраційної залежності надлишкових термодинамічних властивостей розплавів. Показано, що зі зниженням температури ентальпія і надлишкова вільна енергія змішування зменшуються, досягаючи при температурах, близьких до температур склування, граничних значень, що характерні для аморфних сплавів. Надлишкова теплоємність розплавів позитивна і проходить через максимум, зменшуючись до нуля при температурі, близької до температури склування.

7. Отримані моделі температурно-концентраційної залежності термодинамічних властивостей розплавів використані для розрахунку метастабільних фазових
рівноваг між переохолодженою рідиною і граничними твердими розчинами на основі компонентів систем із метою оцінки концентраційного інтервалу аморфізації сплавів методом швидкого охолодження. Метастабільні фазові рівноваги розраховано в межах CALPHAD-методу. Встановлено, що границі області аморфізації визначаються положенням метастабільних ліній ліквідус і лініями T₀^Р/ГЦК і T₀^Р/ОЦК при температурах склування.

8. Висловлено припущення, що висока схильність розплавів досліджених
систем до аморфізації обумовлена характером ближнього порядку в них. Знайдено кореляцію між складом асоційованого розчину і концентраційним інтервалом аморфізації загартуванням з рідини. Аморфізація протікає успішно в розплавах, у яких сума мольних часток асоціатів при температурі ліквідус перевищує 0,3-0,4.

Публікації автора:

1. Турчанин А.А., Томилин И.А., Турчанин М.А., Белоконенко И.В., Агравал П.Г. Энтальпии образования жидких, аморфных и кристаллических фаз в системе Ni-Zr // ЖФХ. – 1999. – Т. 73, № 11. – C. 1911-1918.

2. Turchanin A.A., Tomilin I.A., Turchanin M.A., Belokonenko I.V., Agraval P.G. Enthalpies of formation of liquid and amorphous Cu-Zr alloys // J. Non-Cryst. Solids. – 1999. – V. 250-252. – P. 582-585.

3. Turchanin M.A., Belokonenko I.V., Agraval P.G. and Turchanin A.A. Enthalpies of formation of liquid binary Ni+(Ti, Zr and Hf) alloys // Energy Technology. – 2000. – V. 15. – Part 1. – P. 93-97.

4. Turchanin A.A., Turchanin M.A. and Agraval P.G. Thermodynamics of Undercooled Liquid and Amorphous Binary metallic Alloys // J. Metast. Nanocryst. Materials. – 2001. – V. 10. – P. 481-486.

5. Турчанин М.А., Белоконенко И.В., Агравал П.Г. О применении теории идеального ассоциированного раствора для описания температурно-концентрационной зависимости термодинамических свойств бинарных расплавов // Расплавы. – 2001. – № 1. – С. 58-69.

6. Турчанин М.А., Белоконенко И.В., Агравал П.Г. Теплоты образования жидких сплавов никеля с IVA-металлами // Расплавы. – 2001. – № 3. – С. 53-60.

7. Турчанин М.А., Агравал П.Г. Энтальпии смешения жидких сплавов титана, циркония и гафния с кобальтом // Расплавы. – 2002. – № 2. – С. 8-16.

8. Турчанин М.А., Белоконенко И.В., Агравал П.Г., Турчанин А.А., Томилин И.А. Энтальпии смешения в жидких сплавах меди и никеля с титаном, цирконием и гафнием // Матеріали Другої міжнародної конференції "Конструкційні та функціональні матеріали" КФМ'97, Львів, 14-16 жовтня 1997. – Львів, 1997. – C. 68-69.

9. Turchanin A.A., Tomilin I.A., Turchanin M.A., Belokonenko I.V., Agraval P.G. Enthalpies of formation of liquid and amourphous Zr-Cu alloys // Abstr. Tenth International Conference on Liquid and Amorphous Metals LAM-10, Dortmund, 30 August-4 September 1998. – Dortmund, 1998. – P. 132.

10. Turchanin M.A., Belokonenko I.V., Agraval P.G., Turchanin A.A. Enthalpies of Formation of Liquid Binary Co + (Ti, Zr and Hf) Alloys // Proc. International Conference “Progress in Computing of Physicochemical Properties”, Warszawa, 18-20 November 1999. – Warszawa, 1999. – P. 361-370.

11. Turchanin M.A., Belokonenko I.V., Agraval P.G., Turchanin A.A. Enthalpies of Formation of Liquid Binary Ni + (Ti, Zr, and Hf) Alloys // Abstr. 10^th International IUPAC Conference “High Temperature Materials Chemistry”, Julich, 10-14 April 2000. – Julich, 2000. – P. 229.

12. Turchanin M.A., Agraval P.G. and Turchanin A.A. Modeling of the Temperature-Concentration Dependence of Thermodynamic Properties and Metastable Phase Equilibria in the Binary Ni-(Ti,Zr,Hf) Systems // Abstr. 6^th Int. School-Conf. “Phase Diagrams in Materials Science”, Kiev, Ukraine, 14-20 October 2001. – Kiev, 2001. – P. 39.