В. В. Филиппов, К. Ю. Шуняев. 

АННОТАЦИЯ

Исследованы температурные зависимости динамической вязкости расплавов InBi_100-хPb_х (где х = 19, 40, 60, 80, 100 ат. %) в интервале от температуры ликвидуса до 1200 K методом затухающих крутильных колебаний. Температурная зависимость вязкости расплавов исследованных составов хорошо описывается уравнением Аррениуса. Вязкость расплавов InBi–Pb при постоянной температуре имеет небольшие отрицательные отклонения от вязкости идеальной смеси. Энергия активации вязкого течения имеет отрицательные отклонения от аддитивных значений с минимумом вблизи 20 ат. % свинца. Проведены расчеты концентрационной зависимости вязкости расплавов данной системы по известным уравнениям, основанным на данных по термодинамическим свойствам. Полученные результаты сопоставлены с экспериментальными данными.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

температурная зависимость, вязкость, энергия активации вязкого течения, расплавы InBi–Pb.

DOI: 10.31857/S0235010620050059

Ю. А. Митюшова, А. Ф. Гибадуллина, Е. М. Жилина, А. С. Русских, С. А. Красиков. 

АННОТАЦИЯ

Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) являются предметом внимания множества научных исследователей. По теме ВЭС известно более 200 тысяч публикаций и их число растет с каждым днем. Особый интерес к ВЭСам вызван особенностями их формирования и строения, а также свойствами, которыми такие сплавы обладают. В материаловедческой классификации ВЭСы выделены в особую группу, так как процессы структуро- и фазообразования в них, а также диффузионная подвижность атомов, механизм формирования механических свойств и термическая стабильность существенно отличаются от аналогичных процессов в традиционных сплавах. Главная особенность ВЭСов заключается в формировании однофазного термодинамически стабильного твердого раствора замещения, преимущественно, с ГЦК или ОЦК решеткой.

Прогнозирование формирования структуры высокоэнтропийных сплавов является важной задачей, которая позволит получить информацию о новых системах, не прибегая к сложному и дорогостоящему эксперименту. В настоящее время в мире существует два базовых подхода к прогнозированию возможного фазового состава ВЭСов. Первый предполагает использование феноменологических параметров, основанных на критериях Юм-Розери и термодинамических параметрах, второй – термодинамическое моделирование. В представленной работе вероятность существования системы Al-Nb-Ti-V-Zr как высокоэнтропийного сплава рассматривается на примере композиций: AlNbTiVZr_0.25, AlNbTiVZr_0.5, AlNbTiVZr, AlNbTiVZr_1.25. Выполнены расчеты феноменологических параметров и выявлены граничные условия, определяющие стабильность и тип фаз. Методом CALPHAD построены бинарные фазовые диаграммы, которые указывают на возможность образования однофазных структур и интерметаллических соединений при формировании изучаемых составов сплавов. По результатам проведенных исследований выявлено, что наиболее вероятно сплавы на основе AlNbTiVZr представляют собой неупорядоченные однофазные твердые растворы со структурой ОЦК-типа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

высокоэнтропийные сплавы, термодинамические параметры, фазообразование.

DOI: 10.31857/S0235010620050084

А. Б. Шубин.

АННОТАЦИЯ

Рассмотрено определение случайных упаковок жестких сфер, не предполагающее каких-либо специфических особенностей ближнего порядка. Полученные результаты позволяют (в частности) определить максимально возможную плотность случайной упаковки, в которой отсутствуют какие-либо виды явного или скрытого дальнего порядка. Представлены новые данные компьютерных экспериментов, описывающие статистико-геометрические свойства случайных упаковок двухмерных (2D) и трехмерных (3D) жестких сферических частиц. Исследованы закономерности поведения малой группы случайно выбранных и зафиксированных сфер при разных плотностях упаковки, различия между свойствами этой группы и основного «большого» ансамбля, которые следуют, в том числе, из полученных теоретических результатов. Найденные экспериментально закономерности согласуются с предложенным теоретическим решением.

Пусть ансамбль состоит из N частиц, занимающих общий объем V (при плотности упаковки η = Nu/V, где u – объем одной частицы). Максимально возможная плотность случайной упаковки сферических частиц (η_max) задается следующим геометрическим условием: средний объем многогранника Вороного в случайной плотной упаковке не может быть меньше, чем среднее значение исключенного объема для всех точек этой упаковки.

Для произвольной точки ансамбля, лежащей на расстоянии x от ближайшего к ней центра сферы (единичного радиуса, R=1), исключенный объем (w) определяется следующими соотношениями. В двухмерном пространстве: w(x) = p(2 – x)² при 0 ≤ x ≤ 2; w(x) = 0 при x > 2. В трехмерном пространстве: w(x) = (4p/3) (2 – x)³ при 0 ≤ x ≤ 2; w(x) = 0 при x > 2. Усредняя w(x) для всех точек объема ансамбля частиц, можно найти средний исключенный объем <w> для данной плотности упаковки (h).

Можно сформулировать также следующее положение, вытекающее из описанного выше условия: если плотность упаковки η превышает η_max, то такая упаковка не может быть статистически однородной (гомогенной).

Использованный в работе подход позволяет вычислить максимально возможное значение (верхнюю границу) для плотности случайной плотной упаковки. Эта величина составляет η_max = 0.6813 ± 0.001 (в двухмерном случае ансамбля жестких дисков) и η_max = 0.6329 ± 0.0005 (для трехмерного ансамбля жестких сфер).

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

случайная плотная упаковка, средний исключенный объем, жесткие сферы, жесткие диски, максимальная плотность, фиксированная частица, малая группа, случайная подрешетка

DOI: 10.31857/S0235010620050126

В. Б. Малков, И. В. Николаенко, Г. П. Швейкин, В. Г. Пушин, А. В. Малков,

Б. В. Шульгин, О. В. Малков. 

АННОТАЦИЯ

С помощью анализа картин изгибных экстинкционных контуров, присутствующих на электронно-микроскопических изображениях нанотонких (~80 нм) пространственных диссипативных структур, исследуются процессы формирования оборванных, малоугловых, межблочных границ в нанотонких пространственных диссипативных структурах гексагонального селена с упругим ротационным искривлением решетки вокруг [001]. Обнаружен эффект изменения знака вектора разориентировки вдоль оборванных, малоугловых, межблочных границ кручения. С учетом изменения вдоль межблочной границы и модуля, и знака вектора разориентировки развивается модель формирования оборванных, малоугловых, межблочных границ кручения в нанотонких пространственных диссипативных структурах гексагонального селена, решетка которых испытывает упругое ротационное искривление. Выводится формула для расчета энергии оборванных, малоугловых, межблочных границ кручения, сформировавщихся в нанотонких пространственных диссипативных структурах, вдоль которых изменяются и модуль, и знак вектора разориентировки.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

межблочная граница, электронная микроскопия, изгибные экстинкционные контуры, диссипативная структура, селен.

DOI:10.31857/S0235010620050072

А. М. Макашева, В. П. Малышев. 

АННОТАЦИЯ

Целью исследований является разработка температурной зависимости динамической вязкости для фторида натрия. Актуальность исследований связана с недостаточной изученностью природы вязкого состояния и течения жидкости, с разрозненностью температурных зависимостей вязкости, с фрагментарностью и узостью экспериментального определения этой характеристики и невозможностью ее отображения в полном температурном диапазоне жидкого состояния, особенно для расплавов. Научная новизна работы состоит в отображении температурной зависимости вязкости кластерно-ассоциатной вероятностной математической моделью, иерархическая структура которой адекватна физической природе агрегации частиц без учета их конкретного строения, но с учетом изменения степени их ассоциации с повышением температуры. Расчет данных проводился на основе нового кластерно-ассоциатного уравнения, которое было выведено в рамках концепции хаотизированных частиц. Приведены расчетные данные в температурном диапазоне от температуры плавления до точки кипения. Показано, что степень ассоциации кластеров при повышении температуры закономерно понижается, равная в среднем трех-четырехчастичной компоновке кластеров в ассоциате. Проведено сопоставление кластерно-ассоциатной модели с уравнением Френкеля в логарифмических координатах. Аппроксимация проводилась двумя прямолинейными зависимостями, пересекающимися в области температуры 1500 К. Высокий коэффициент корреляции френкелевской и кластерно-ассоциатной моделей указывает на функциональный характер взаимосвязи, взаимное соответствие и дополнительность этих моделей.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

распределение Больцмана, динамическая вязкость, хаотизированные частицы, ассоциат, кластер, фторид натрия.

DOI: 10.31857/S0235010620050060

А. В. Руденко, А. А. Редькин, С. В. Першина, Е. А. Ильина, А. А. Катаев,

П. Н. Черненький, Ю. П. Зайков. 

АННОТАЦИЯ

Изучены фазовые равновесия в системе NaF–AlF₃–CaF₂ при фиксированном мольном отношении фторидов натрия и алюминия, равного 1.17. Этот состав является эвтектическим с температурой плавления 680°С.  Образцы готовились из индивидуальных солей. Фторид алюминия очищали от кислородсодержащих примесей фторидом аммония в стеклоуглеродном тигле. Исследование проводилось с использованием методов термоанализа, и дифференцирующей сканирующей калориметрии (ДСК) и рентгенофазового  анализа (РФА). Для РФА и ДСК расплав намораживали на алундовую палочку для получения закаленных образцов. Температуры ликвидуса были получены путем регистрации кривых охлаждения в координатах термо-ЭДС – время с использованием мультиметра APPA 502. Исследования температур солидуса проводились с использованием синхронного теплового анализатора STA 449C Jupiter (NETZSCH, Германия). Аппарат калибровали с использованием чистых солей, поставляемых NETZSCH. Монокристаллический сапфир использовался для калибровки чувствительности.   Дифрактометр Rigaku MiniFlex 600 X-Ray (Japan) с медным анодом был использован для рентгеновского исследования. Метод РФА позволял определить фазовый состав образцов. Была получена квазибинарная диаграмма (NaF–AlF₃)_эвт – CaF₂. Было исследовано 7 образцов, содержание фторида кальция варьировалось от 0 до 6.5 мол. % Диаграмма имеет эвтектическую точку при содержании фторида кальция, равному 0.5 мол. % и температуре 675°С. На диаграмме имеются также две перитектические точки, которые соответствуют разложению комплексных соединений Ca₂AlF₇ и NaCaAl₂F₉ Температура ликвидуса после достижения эвтектической точки резко возрастает при увеличении содержания фторида кальция, следствием чего является низкая растворимость CaF₂ в низкоплавкой эвтектике NaF–AlF₃ при температурах ниже 750°С. Полученные данные представляют интерес для разработки технологии низкотемпературного электролиза алюминия.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

NaF–AlF₃–CaF₂, термоанализ, ДСК, РФА, фазовые равновесия

DOI: 10.31857/S0235010620050114

А. В. Новоселова, В. В. Смоленский, А. Л. Бове. 

АННОТАЦИЯ

Электрохимическими методами исследована реакция катодного восстановления ионов Dy(III) на инертном молибденовом электроде в расплавленной эвтектике 3LiCl–2KCl в интервале температур 723–843 K в инертной атмосфере. На циклической вольтамперограмме в исследуемом “электрохимическом окне” фиксируется один катодный пик тока при потенциале –3.19 ± 0.11 В и соответствующий ему анодный пик тока при потенциале –2.95 ± 0.11 В относительно хлорного электрода сравнения. Следовательно, процесс восстановления протекает по реакции Dy³⁺ + 3ē → Dy. Анализ циклических вольтамперограмм показал, что потенциал пика тока смещается в отрицательную область с увеличением скорости сканирования, а ток катодного пика прямо пропорционален корню квадратному от скорости поляризации. Установлено, что увеличение скорости сканирования приводило к закономерному возрастанию необратимости катодного процесса. Число электронов (n) реакции восстановления ионов Dy(III) определяли методом квадратно-волновой вольтамперометрии. Рассчитанное значение равно: n = 2.93 ± 0.05. Согласно теории циклической вольтамперометрии катодный процесс восстановления протекает необратимо, в одну стадию и контролируется скоростью переноса заряда. Методом хронопотенциометрии при нулевом токе определена зависимость условного стандартного потенциала пары Dy(III)/Dy от температуры. Экспериментальные значения описываются линейным уравнением: Е^*_Dy(III)/Dy = −(3.401 ± 0.009) + (6.2 ± 0.1) ⋅ 10⁻⁴ ⋅T ± 0.007 В. Рассчитаны изменение условной стандартной энергии Гиббса, энтальпии, энтропии реакции образования трихлорида диспрозия из элементов в расплавленной эвтектике 3LiCl–2KCl и коэффициент активности DyCl₃.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

диспрозий, трихлорид диспрозия, расплавленные соли, электрохимические характеристики катодного процесса, термодинамика образования трихлорида диспрозия

DOI: 10.31857/S0235010620050102

С О Д Е Р Ж А Н И Е

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Д. А. Ветрова, С. А. Кузнецов

АННОТАЦИЯ

Методом циклической вольтамперометрии определены стандартные константы скорости переноса заряда для редокс пары Ti(IV)/Ti(III) в расплаве KCl–KF(10 мас. %) K₂TiF_6. Рассчитана энергия активации процесса переноса заряда. Изучено влияние сильнополяризующих катионов Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ и Ba²⁺ на кинетику переноса заряда в редокс паре Ti(IV)/Ti(III) при введении их в исходный расплав. Установлена прямолинейная зависимость констант скорости переноса заряда от ионного потенциала катионов щелочноземельных металлов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

расплавы, редокс пара, комплексы титана, квазиобратимый процесс, циклическая вольтамперометрия, стандартные константы скорости переноса заряда

DOI:10.31857/S0235010620300015