Введение к работе
Актуальность работы обусловлена положением, которое сложилось в статистической теории атомного упорядочения к моменту постановки задачи исследования. В предшествующих настоящему исследованию работах А.Г.Хачатуряна, Н.Ф.Жоровкова применительно к предсказанию сверхструктур использовались методы, не позволяющие получить исчерпывающие перечни упорядоченных структур. Другие в'вторы не предсказывали сверхструктуры с заранее заданным числом параметров дальнего порядка (работы Ю.А.Изхновв, В.Н.Сыромятникова, Ю.М.Гуфвнв). Проблема низкотемпературной термодинамической стабильности сверхструктур ставилась многими исследователями - Каном, Алленом, де Фонте-ном, Клэппом, А.Г.Хачатуряном, Н.С.Голосовым, В.А.Менем и др. Решение этой проблемы в работах названных авторов является нестрогим. Так, Кану, Аллену удалось полупіть лишь области стабильности для смеси сверхструктур из весьма ограниченного списка и небольшого радиуса .межатомного взаимодействия. Клэпп, А.Г.Хачатурян связывали стабильность упорядоченных фаз с локализацией минимума фурье-образз энергии упорядочения, что, как показано в дальнейшем, является неверным. В настоящей диссертации проблема стабильности при абсолютном нуле температуры решена с использованием необходимого и достаточного условий, которым должна удовлетворять конфигурационная энергия сверхструктур.
Цельа работы является проведение модификации методв статических концентрационных волн на возможность предсказания полного перечня упорядоченных структур с заданным числом параметров дальнего порядка для простых решеток и решеток с базисом; предсказание с помощью данного метода возможных упорядоченных структур на основе некоторых кристаллических решеток; проведение кристаллографического анализа ранее предсказанных упорядоченных фаз; построение и анализ диаграмм стабильности в пространстве энергий взаимодействия для
сверхструктур на основе ГЦК, ОЦК и ГПУ решеток.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые модифицированный метод статических концентрационных волн применен к предсказании бинарных сверхструктур с одним и двумя параметрами дальнего порядка на основе линейной цепочки атомов, квадратной, простой кубической решеток, решетки с базисом <ШУ). Указанный метод развит и применен к ашрокому кругу бинарных нестехиометрических, квазибинарных разрезов тройных сплавов, когда сверхупорядочение осуществляется через промежуточные структуры Б2, ы и Ы , а также к сплавам внедрения на базе ГЦК и ОЦК решеток (упорядочение осуществляется по октаэдрическим мевдоузлиям). Для полученных ранее модифицированным методом статических концентрационных волн исчерпывающих перечней сверхструктур на основе ГЦК и ОЦК решеток проведен их кристаллографический анализ.-Предложена новая классификация упорядоченных фаз, основанная па кластерном, цепочечном и слоистом расположении атомов. Выявлена связь между значениями координат сверхструктурных векторов, определяющих функцию распределения структуры, и стехиометрическим составом последней. Определены области стабильности каадой из предсказанных упорядоченных фаз на основе ГЦК, ОЦК и ГПУ решеток. Диаграммы стабильности построены для первых четырех координационных сфер взаимодействия на основе минимизации конфигурационной энергии.
Практическая ценность работы. Проведенное исследование позволило провести проверку, работоспособности модифицированного метод? статических концентрационных волн, развитого ранее Д.М.Штерном, применительно к сплавам с кристаллической решеткой с базисом, і также нестехиометрическим, тройным и сплавам внедрения. Самостоятельный интерес представляют исчерпывающие перечни упорядочении: структур с одним и двумя параметрами дальнего порядка на основі ГЦК, ОЦК и ГПУ решеток. Построенные диаграммы стабильности пред
ставляют интерес для теоретиков, работающих в области квантовой теории упорядочения: по рассчитанным значениям энергии упорядочения для твердого раствора данного состава можно определить, какая сверхструктура образуется из него. Для экспериментаторов важен перечень реальных и возможных сверхструктур- Диаграммы стабильности позволяют реально оценить значения энергий упорядочения данной сверхструктуры на различных координационных сферах. Материалы диссертации использованы в двух монографиях. В монографии коллектива авторов под. ред. зк. В.Н.Еременко "Стабильность фаз и фазовые равновесия в сплавах переходных металлов" (Киев, Наук. Думка) в разделе, посвященном упорядоченным фазам, приведены диаграммы стабильности бинарных сверхструктур составов АВ и ав на базе ГЦК решетки; построенные диссертантом. В монографии "Структуры и стабильность упорядоченных фаз" Козлова Э.В.. Дементьева В.М.. Кормина Н.М.. Штерна Д.М. (Томск, изд. ТГУ) с использованием результатов Соловьевой М.И. написаны разделы: «Возможные ГПУ упорядоченные структуры". "Проблема упорядочения нестехиометрических сплавов" и "Условия образования новых сверхструктур".
Автор защищает следующие положения:
-
Расширенная применимость модифицированного метода статических концентрационных волн в исследованиях вполне упорядоченных структур.
-
Доказательства того, что перечни исследованных бинарных стехио-метрических сверхструктур с одним и двумя параметрами дальнего порядка на основе простой кубической, ГПУ кристаллических решеток, а также нестехиометрических. тройных с промежуточными структурами В2 и ыо. внедрения на базе ГЦК решетки являются исчерпывающими.
-
Важную роль первой координационной сферы в стабилизации упорядоченного состояния. Другие факторы, определяющие реализацию тео-
ретически возможной сверхструктурн: широкие области стабильности в пространстве взаимодействий, малые злементврные ячейки, высокие температуры упорядочения. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 4,.5 школах "Теоретическое исследование энергетических спектров электронов в металлах и теория фаз в сплаввх" (Томск, 1984, Майкоп, 1988), V Всесоюзном совещании по термодинамике метвллических сплавов (Москва, 1985), на з, 4 школах "Диаграммы состояния в материаловедении" (Одесса, 19В6, 1990), v региональной научно-практической конференции "Молодые ученые и специвлистн - ускорению научно-технического прогресса" (Томск, 19В6), на семинаре "Кинетика и термодинамика пластической деформации" (Барнаул, 1988), XII Европейской кристаллографической конференции (Москва, 1989), v Всесоюзном совещании "Диаграммы состояния металлических систем" (Москва, 1989), v Всесоюзной конференции по кристаллохимии интерметаллических соединений (Львов,.1989).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи и 5 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и изложена на 382 страницах машинописного текста. Диссертационная работа включает 65 таблиц, 242 рисунка, библиография содержит 101 название.