Анотація до роботи:

Абдулов О.Р. Термодинамічні властивості розплавів Cu–Ti–Zr, Cu–Ni–Ti, Cu–Fe–Ti і моделювання їх схильності до аморфізації. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – фізична хімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2008.

Ентальпія змішування розплавів систем Cu–Ti–Zr, Cu–Ni–Ti, Cu–Fe–Ti та Fe–Ti була досліджена за допомогою високотемпературного ізопериболічного калориметра при 1873 К. Вперше були досліджені парціальні ентальпії змішування компонентів з розплавів трикомпонентних систем і металів-добавок з ними та встановлено їх екзотермічний характер.

В рамках моделі ідеального асоційованого розчину (ІАР) розраховані термодинамічні функції змішування дво- та трикомпонентних розплавів в широкому концентраційному інтервалі. Аналіз ближнього порядку в рамках моделі ІАР в досліджених розплавах та застосування встановлених емпіричних критеріїв дозволили виконати оцінку концентраційних областей аморфізації розплавів методом загартування.

В рамках CALPHAD-методу проведено термодинамічний опис системи Cu–Ti–Zr і описи граничних систем Cu–Ti та Ti–Zr із врахуванням останніх експериментальних даних щодо фазових рівноваг і термодинамічних властивостей розплавів відповідних систем. Отримані термодинамічні моделі фаз системи Cu–Ti–Zr використані для розрахунку метастабільних перетворень за участю переохолоджених розплавів.

1. Методом високотемпературної ізопериболічної калориметрії досліджені ентальпії змішування розплавів систем Fe–Ti, Cu–Ti–Zr, Cu–Ni–Ti і Cu–Fe–Ti при 1873 К. Ентальпія змішування потрійних розплавів вивчена вперше. У досліджених інтервалах складів інтегральні ентальпії змішування подвійних і потрійних розплавів екзотермічні. Встановлено, що мінімальні значення функції Н розплавів потрійних систем Cu–Ti–Zr, Cu–Ni–Ti і Cu–Fe–Ti припадають на відповідні граничні подвійні системи Cu–Zr, Ni–Ti і Fe–Ti.

2. Досліджені перші парціальні ентальпії змішування Al, Si, Sn, Y, Ni, Zr, Hf, Fe при введенні їх у потрійні розплави вивчених систем. Встановлено їх екзотермічний характер, і показано, що розчинення таких металів-добавок приводить до росту термодинамічної стабільності рідкої фази. Найбільш сильну взаємодію з розплавами досліджених систем демонструють Al, Si і Sn. Показано, що перша парціальна ентальпія змішування алюмінію має значні екзотермічні значення –120…–70 кДж/моль у широкому інтервалі складів.

3. У рамках моделі ІАР розраховані термодинамічних властивостей розплавів Fe–Ti у всьому інтервалі складів і в широкому інтервалі температур. Надлишкові термодинамічні функції змішування рідких сплавів системи демонструють значні від’ємні відхилення від ідеальності, що збільшуються при зниженні температури. Параметри моделі ІАР були використані для розрахунку складу асоційованого розчину. Показано, що для розплавів системи характерний ближній порядок, у якому домінуючу роль грає асоціат складу FeTi.

4. В рамках математичних моделей, які описують концентраційну залежність інтегральних ентальпій змішування розплавів Cu–Ti–Zr, Cu–Ni–Ti, Cu–Fe–Ti і Cu–Ni–Zr, виконано аналіз ізотерм інтегральних ентальпій змішування. Показано, що в розглянутих системах основну роль відіграють парні взаємодії, що обумовлює екзотермічність ефектів сплавоутворення. Потрійний внесок в ентальпію змішування розплавів вивчених систем має знакозмінний характер. Розрахунок у рамках моделі ІАР надлишкових термодинамічних функцій змішування потрійних розплавів показав, що, як правило, ізотерми H, G^над, S^над мають мінімуми, а ізотерми максимуми в одній із граничних бінарних систем (за винятком системи Cu–Fe–Ti і G^над системи Cu–Ni–Zr). Для ізотерм енергії Гіббса змішування G характерне розташування мінімумів у потрійній області (за винятком системи Cu–Fe–Ti).

5. Розрахунок у рамках моделі ІАР надлишкових термодинамічних функцій змішування потрійних розплавів показав, що зі зниженням температури від’ємні відхилення від ідеальності і пов'язаний з ними внесок взаємодії компонентів у термодинамічну стабільність рідких сплавів збільшуються. Від’ємні значення функцій H і G^над зі зниженням температури зростають за абсолютними значеннями. Для розплавів досліджених потрійних систем характерні додатні значення надлишкової теплоємності , які зростають при зниженні температури аж до області переохолодження (системи Cu–Ti–Zr, Cu–Fe–Ti і Cu–Ni–Zr) або проходять через максимум (система Cu–Ni–Ti). Зменшення значень надлишкової ентропії змішування S^над зі зниженням температури вказує на посилення впорядкування в розплавах, пов'язаного з виникненням у них ближнього порядку.

6. Розраховані в рамках моделі ІАР склад асоційованого розчину і сумарна мольна частка асоціатів дозволили кількісно оцінити ступінь ближнього порядку в розплавах систем Cu–Ti–Zr, Cu–Ni–Ti, Cu–Fe–Ti і Cu–Ni–Zr. Показано, що орієнтовні границі концентраційних областей одержання аморфних сплавів методом загартування з рідини можуть бути спрогнозовані по відносному положенню ізотерм сумарного вмісту асоціатів 0,3 і 0,5 при температурі скловання.

7. У рамках CALPHAD-методу виконані термодинамічні описи подвійних Cu–Ti і Ti–Zr та потрійної системи Cu–Ti–Zr. Отримані параметри моделей енергії Гіббса фаз дво– і трикомпонентної систем дозволяють із високим ступенем точності описати інформацію про термодинамічні властивості фаз і фазові перетворення у системах. Проведений термодинамічний опис системи Cu–Ti–Zr послужив основою для моделювання нонваріантних реакцій, реакційної схеми, поверхні ліквідуса, набору ізотермічних і політермічних перерізів.

8. Термодинамічні моделі рідкої фази і твердих розчинів на основі чистих компонентів системи Cu–Ti–Zr були використані для моделювання метастабільних перетворень за участю переохолоджених розплавів. Показано, що границі концентраційних областей одержання швидкозагартованих аморфних сплавів системи можуть бути коректно спрогнозовані по відносному положенню метастабільних ліній ліквідуса і , а об'ємних аморфних сплавів – по положенню метастабільної лінії ліквідуса при температурі скловання.

Основні результати дисертаційної роботи представлені в публікаціях:

1. Турчанин М.А. Термодинамика жидких сплавов и метастабильные фазовые равновесия в системе медь–титан / М.А. Турчанин, П.Г. Агравал, А.Н. Фесенко, А.Р. Абдулов // Порошковая металлургия. – 2005. – № 5/6. – С. 67-80.

Особистий вклад: здобувачем була виконана обробка експериментальних даних та їх аналіз.

2. Турчанин М.А. Энтальпия смешения жидких сплавов Cu–Ni–Ti при
1873 К / М.А. Турчанин, А.Р. Абдулов, П.Г. Агравал, Л.А. Древаль // Металлы. –
2006. – № 6. – С. 16–21.

Особистий вклад: здобувачем проведено калориметричне дослідження теплот утворення рідких сплавів та оброблено отримані дані, розраховані параметри моделей для опису концентраційної залежності ентальпії змішування трикомпонентних розплавів.

3. Абдулов А.Р. Применение модели идеального ассоциированного раствора для прогнозирования областей аморфизации трехкомпонентных расплавов / А.Р. Абдулов, М.А. Турчанин, П.Г. Агравал // Металлофизика и новейшие технологии. – 2006. –
Т. 28. – С. 1247–1256.

Особистий вклад: здобувачем розраховано параметри моделей ідеального асоційованого розчину для трикомпонентних розплавів, виконано прогноз областей аморфізації.

4. Турчанин М.А. Термодинамика жидких сплавов железа с цирконием / М.А. Турчанин, П.Г. Агравал, А.Р. Абдулов // Расплавы. – 2006. – № 6. – С. 25–29.

Особистий вклад: здобувачем розраховано параметри моделей ідеального асоційованого розчину для двокомпонентних розплавів, виконано прогноз інтервалів аморфізації.

5. Абдулов А.Р. Энтальпия смешения жидких сплавов системы Cu–Ti–Zr / А.Р. Абдулов, М.А. Турчанин, П.Г. Агравал, А.A. Солорев // Металлы. – 2007. – № 1. – С. 28–34.

Особистий вклад: здобувачем проведено калориметричні дослідження теплот утворення рідких сплавів та оброблено отримані дані, розраховані параметри моделей для опису концентраційної залежності ентальпії змішування трикомпонентних розплавів.

6. Турчанин М.А. Фазовые равновесия и термодинамика систем меди с 3d-металлами: Часть 6. Система медь–никель / М.А. Турчанин, П.Г. Агравал, А.Р. Абдулов // Порошковая металлургия. – 2007. – № 9/10. – С. 65–77.

Особистий вклад: здобувачем виконано аналіз літературних даних щодо фазових перетворень та термодинамічних властивостей фаз системи, розраховано параметри термодинамічної моделі рідкої фази.

7. Абдулов А.Р., Конник Ю.В. Анализ методов обработки результатов калориметрического эксперимента на основании уравнения теплового баланса Тиана-Кальве / А.Р. Абдулов, Ю.В. Конник // Студенческий вестник ДГМА: Тематический сборник научных работ. Краматорск, 2003. – С. 123–126.

Особистий вклад: здобувачем визначено найкращий метод обробки калориметричного експерименту.

8. Abdulov A.R. Mixing enthalpy of liquid alloys in glass forming ternary Cu–Ti–Zr system / Turchanin M.A., Agraval P.G. // Modern Materials Science: Achievements and Problems: international conference, 26–30 September 2005. – Kiev, Ukraine, 2005. – P. 150–151.

9. Turchanin M.A. Thermodynamic properties and glass forming ability of (Co, Ni, Cu)–(Ti, Zr, Hf) binary liquid alloys / Agraval P.G., Abdulov A.R // Modern Materials Science: Achievements and Problems: international conference, 26–30 September 2005. – Kiev, Ukraine, 2005. – P. 146–147.

10. Mixing enthalpy of liquid alloys in glass forming ternary Cu–Ni–Ti system / Abdulov A.R., Turchanin M.A., Agraval P.G., Velikanova T.Ya. // Solid Compounds of Transition Elements SCTE’06: 15th international conference, 15–20 July 2006. – Krakow, Poland, 2006. – P. 52.

11. Абдулов А.Р. Применение модели идеального ассоциированного раствора для прогнозирования областей аморфизации трехкомпонентных расплавов / Турчанин М.А., Агравал П.Г. // Новые материалы и технологии – 2006: киевская конференция молодых ученых, 16–17 нояб. 2006 г.: тезисы докл. – Киев, 2006. – С. 11.

12. Абдулов А.Р. Термодинамика склонных к объемной аморфизации жидких сплавов системы Cu–Fe–Ti при 1873 К / Турчанин М.А., Агравал П.Г. // Новые материалы и технологии – 2006: киевская конференция молодых ученых, 16–17 нояб. 2006 г.: тезисы докл. – Киев, 2006. – С. 132.

13. Абдулов А.Р., Турчанин М.А., Агравал П.Г. Энтальпия смешения жидких сплавов системы Fe–Ti при 1873 К // Новые материалы и технологии – 2006: киевская конференция молодых ученых, 16–17 нояб. 2006 г.: тезисы докл. – Киев, 2006. – С. 133.

14. Турчанин М.А. Термодинамическое моделирование концентрационных интервалов аморфизации трехкомпонентных металлических расплавов / Абдулов А.Р., Агравал П.Г. // HighMatTech 2007: международная конференция, 15–19 окт. 2007 г.: тезисы докл. – Киев, 2007. – С. 87.

15. Термодинамическое описание и расчет стабильных и метастабильных фазовых превращений в системе Cu–Ti–Zr / Агравал П.Г., Абдулов А.Р., Древаль Л.А., Турчанин М.А., Сторчак-Федюк А.М. // HighMatTech 2007: международная конференция, 15–19 окт. 2007 г.: тезисы докл. – Киев, 2007. – С. 142.