Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ ТЕРШДИНАШНЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
РАСПЛАВОВ
І.1. Использование феноменологических моделей межатомного взаимодействия для описания термодинамических свойств расплавов У
1.2. Квантово-статистичеокие методы описания энергетических эффектов процесса сплавообразования
1.2.1. Методы расчета о использованием функционала электронной плотности 2
1.2.2. Зонные методы расчета тепло образования сплавов
1.3. Электронные теории меатомннх связей в разбавленных металлических сплавах if
1.4. Постановка задачи исследования У
2. МЕТОДИКА КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И 0Н АЮТКЙ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 21
2.1. Методика определения энтальпия образования сплавов 21
2.1.1. Конструкция калориметра 22
2.1.2. Порядок проведения калориметрических исследований
2.2. Методика статистической обработки экспериментальных данных 2 6
2.3. Исходные материалы и аттестация полученных сплавов
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭНТАЛЬПИЙ ОШЗОВАНИЯ ЖВДКЙХ
СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ 3cL-ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ 31
3.1. Парциальные и интегральные энтальпии образования ЕИДКИХ бинарных оплавов марганца, железа, кобаль та, никеля и меди со окандием 32
3.1.1. Жидкие оплавы марганца со скандием 52
3.1.2. Жидкие оплавы железа оо окандием 35
3.1.3. Жидкие оплавы кобальта оо окандием 38
3.1.4. Жидкие оплавы никеля оо окандием
3.1.5. Жидкие оплавы меди оо окандием
3.2. Парциальные и интегральные энтальпии образования жидких оплавов марганца и меди о титаном то
3.2.1. Жидкие оплавы марганца о титаном т8
3.2.2. Жидкие оплавы меди о титаном 51
3.3. Парциальные и интегральные энтальпии образования жидких оплавов германия о ванадием и хромом 35
3.3.1. Жидкие оплавы германия о ванадием 55
3.3.2. Жидкие сплавы германия о хромом 59
4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ ЭЛШШТОВ С НОРМАЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ 64
4.1. Расчет энтальпий образования сплавов 3d-элементов о нормальными металлами в рамках модели Мие-демы
4.2. Первые парциальные теплоты растворения 3 сі-элементов в матрице нормальных металлов 67
4.3. Начальная кривизна изотерм теплот растворения Зс/-металлов в матрице нормальных элементов гО
4.4. Учет размытия атомной структуры жидкой матрицы при расчете начальной кривизны изотерм теплот растворения За-металлов в нормальных элементах
5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙАТВА ВЗАИМНЫХ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ
ЗЯ -МЕГАЛЛОВ 84
5.1. Расчет энтальпий образования взаимных бинарных сплавов 3d -металлов в рамках модели Миедемы
5.2. Оценка теплот образования бинарных сплавов 3а-металлов в рамках метода цепной дроби от
5.3. Расчет термодинамических характеристик разбавленных бинарных сплавов 3 о(-металлов U
5.3.1. Оценка величин Д Н и A HL о использованием упрощенного вида кривой плотности состояний растворителя И
5.3.2. Оценка величин An-L и Д Hl с учетом детального вида кривой плотности состояний растворителя
5.3.3. Зависимость оценочных значений термодинамических характеристик разбавленных сплавов переходных металлов от точности описания а -зоны растворителя І00
5.3.4. Термодинамические характеристики разбавленных растворов переходных металлов в жидком никеле 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ш
ЛИТЕРАТУРА 120
ПРИЛОЖЕНИЯ 435"
Введение к работе
Актуальность темы. Развитие важнейших отраслей техники (металлургии, машиностроения и других) теснейшим образом связано с созданием новых материалов с повышенными служебными характеристиками. Среди них особое значение имеют сплавы на оонове 3d-переходных металлов, многие из которых находят широкое применение как конструкционные, жаропрочные, выоокопрочные и коррозионно-стойкие материалы. Разработка и исследование новых сплавов требует изучения разнообразных их физических и. рзико-химических свойств. В частности, экспериментальная информация об энтальпиях их образования необходима для составления энергетических балансов металлургических процессов и разработки наиболее рациональных технологических схем; она особо важна при выборе режима выплавки оплавов, поскольку получение качественного металла во многом определяется свойствами исходной жидкой фазы. Являясь к тому же структурно-чувствительной характеристикой, непосредственно отражающей энергию межатомных связей, энтальпия образования представляет значительный интерес как для создания общей теории металлических расплавов, так и для разработки теоретичес-ких моделей, используемых для описания термодинамических их свойств. Кроме того, экспериментальные данные о термодинамических характеристиках металлических систем позволяют судить о структурных особенностях расплавов, а также оценивать возможность описания их электронного строения в рамках различных модельных представлений.
Целью работы является:
I) калориметрическое изучение энтальпий образования жидких бинарных оплавов марганца, железа, кобальта, никеля и меди со скандием, марганца и меди с титаном, а также германия с ванадием и хромом;
2) сопоставление экспериментальных данных с результатами модельных расчетов термодинамических характеристик изученных систем с целью установления правомерности использования различных модельных представлений при описании энергетики процессов сплавообразования;
3) исследование различных аспектов взаимосвязи атомной и электронной структур разбавленных сплавов с участием переходных металлов с.их термодинамическими характеристиками.
Научной новизной характеризуются: 1) калориметрически установленные концентрационные зависимости парциальных и интегральных энтальпий образования ЕИДКИХ бинарных сплавов марганца, кобальта, никеля и меди со скандием, а также марганца с титаном ;
2) проведенные в рамках различных современных моделей теоретические расчеты термодинамических характеристик, позволившие получить информацию о строении иоследованных расплавов и оценить правомерность описания их электронной структуры с помощью различных модельных представлений;
3) сведения о зависимости термодинамических характеристик разбавленных сплавов с участием переходных металлов от фазового состояния матрицы;
4) результаты теоретического исследования зависимости термодинамических характеристик разбавленных сплавов переходных металлов от точности описания электронной структуры растворителя.
Практическое значение имеют экспериментальные данные об энтальпиях образования раоплавов, необходимые как для термодинамических расчетов различных теплофизических процессов, так и при осуществлении энергетических балансов технологических схем производства оплавов на оонове 3d-переходных металлов.
АВТОР защищает:
1) экспериментальную информацию о концентрационных зависимостях парциальных и интегральных энтальпий образования жидких бинарных сплавов марганца, железа, кобальта, никеля, меди со скандием, марганца и меди с титаном, а также германия с ванадием и хромом;
2) результаты расчетов термодинамических характеристик сплавов на основе 3d -переходных металлов с помощью различных модельных представлений и выводы, полученные при их сопоставлении с экспериментальными данными, о правомерности описания энергетики процессов оплавообразования изученных систем в рамках известных модельных представлений; 3) результаты теоретического исследования различных аспектов взаимосвязи атомной и электронной структур разбавленных сплавов с участием переходных металлов с их термодинамическими свойствами.
