Кластерная структура расплавов металлов с плотноупакованной структурой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена модель кластерной структуры расплавов металлов с плотноупакованной структурой. Определен минимальный размер кластера в расплаве при температуре плавления кристалла. Используя 3-атомную цепочку частиц (в модели твердого тела Френкеля), взаимодействующих с парным потенциалом Морзе, можно получить оценку параметра, определяющего энергию взаимодействия частиц в цепочке. Полученное при этом значение меньше значения, соответствующего критической точке фазового перехода порядок–беспорядок для межкластерных границ в 2-мерной системе. Найдено, что изменение энергии 3-мерной системы в функции ее температуры имеет точку перегиба при значении, соответствующем структурному разупорядочению системы – критической точке фазового перехода порядок–беспорядок для двумерного слоя граничных узлов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. О. Есин

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: yesin@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620137

Список литературы

  1. Stewart G.W. X-ray diffraction in water: The Nature of Molecular Association // Phys. Rev. 1931. V. 37. No. 1. P. 6–9.
  2. Frenkel Y.I. The Liquid State and the Theory of Fusion // Acta Physicochimica URSS. 1935. No. 3. P. 633–648.
  3. Березинский В.Л. Разрушение дальнего порядка в одномерных и двумерных системах имеющих непрерывную группу симметрии I. Классические системы // ЖЭТФ. 1971. Т. 59. С. 493–500.
  4. Kosterlitz J.M., Thouless D.J. Ordering, metastability and phase transitions in two-dimensional systems // J. Phys. C. 1973. V. 6. No. 7. P. 1181–1203.
  5. Halperin B.I., Nelson D.R. Theory of Two-Dimensional Melting // Phys. Rev. Letters. 1978. V. 41. No. 2. P. 121–124.
  6. Halperin B.I., Nelson D.R. Dislocation-mediated melting in two dimensions // Phys. Rev. B. 1979. V. 19. No. 5. P. 2457–2484.
  7. Рыжов В.Н., Тареева Е.Е., Фомин Ю.Д., Циок Е.Н. Переход Березинского–Костерлица–Таулеса и двумерное плавление // УФН. 2017. Т. 187. № 9. С. 921–951.
  8. Обухов С.П. Дислокационный механизм плавления кристаллов // ЖЭТФ. 1978. Т. 83. Вып. 11. С. 1978–1984.
  9. Nelson D.R. Order, frustration, and defects in liquids and glasses // Phys. Rev. B. 1983. V. 28. Р. 5515–5535.
  10. Паташинский А.З., Шумило Б.И. Теория конденсированного вещества, основанная на гипотезе локального кристаллического порядка // ЖЭТФ. 1985. Т. 89. Вып. 1. С. 315.
  11. Ashby M.F., Spaepen F., Williams S. The structure of grain boundaries described as a packing of polihedra // Acta. Metall. 1978. V. 26. No. 11. P. 1647–1663.
  12. Есин В.О. Структурное разупорядочение границ и плавление металлических кристаллов // Доклады АН СССР. 1985. Т. 283. № 1. С. 89–994.
  13. Есин В.О. Кластерная структура металлических расплавов / В кн.: “Структура и физико-химические свойства металлических и оксидных расплавов”. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. С. 57–67.
  14. Esin V.O., Daniljuk V.I. Cluster structure of two- dimensional lattice gas model // Phys. Stat. Solid. (b). 1985. V. 127. No. 2. P. 443–448.
  15. Есин В.О., Данилюк В.И., Порозков В.Н. / В кн.: “Теория жидких и аморфных металлов. Тезисы научных сообщений V Всесоюзной конференции по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов”. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 94–96.
  16. Есин В.О., Пономарев В.В. Некоторые характеристики вакансий в ГЦК-металлах. УНЦ АН СССР. Свердловск: ИФМ, 1985. 92 с. ВИНИТИ. № 7365-5=885 Деп.
  17. Morse Ph.M. Diatomic molecules according to the wave mechanics. II. Vibrational levels // Phys. Rev. 1929. V. 34. No. 1. P. 57–64.
  18. Архаров В.И., Новохатский И.А. Внутренняя адсорбция в металлах // Доклады АН СССР. 1969. Т. 185. № 5. С. 1069–1071.
  19. Есин В.О., Кривоносова А.С., Саттыбаев И.Ж., Федорова Т.Г., Елохина Л.В. Влияние давления на структуру монокристаллов алюминия и седиментацию растворенных компонентов при кристаллизации во внешнем потенциальном поле // ФММ. 2005. Т. 100. № 2. С. 63–69.
  20. Есин В.О. Сверхподвижность межфазной границы кристалл-расплав / VII Всесоюзная конференция по росту кристаллов (14–19 ноября 1988, Москва). Т. III. Рост кристаллов из расплава. Расширенные тезисы. М.: АН СССР, 1988. С. 43–44.
  21. Esin V.O. Supermobility of Crystal-Melt Interface / ICCG-10. The Tenth International Conference on Crystal Growth (August 16–21, 1992, San Diego, California, USA). Poster Presentation Abstracts. P. A154.
  22. Есин В.О. Релаксация избыточного свободного объема фазового превращения на межфазной границе кристалла с расплавом // ФММ. 2024. Т. 125. № 2. С. 191–201.
  23. Фишер М. Природа критического состояния. М.: Мир, 1968. 376 с.
  24. Fisher M.E. The Nature of Critical Points / In book: “Lectures in Theoretical Physics”. Colorado: Univ. of Colorado. Press, 1965.
  25. Дайсон Ф., Монтролл Э., Кац М., Фишер М. Устойчивость и фазовые переходы. 1982. М.: Мир, 1973. 373 с.
  26. Brandon D.G., Ralph B., Ranganathan S., Wald M.S. A field ion microscope study of atomic configuration at grain boundaries // Acta Metall. 1964. V. 12. No. 7. P. 813–821.
  27. Gleiter H. On the structure of grain boundaries in metals // Mater. Sci. Eng. 1982. V. 52. No. 2. P. 91–131.
  28. Hahn W., Gleiter H. On the structure of vacancies in grain boundaries // Acta Metall. 1981. V. 29. No. 4. P. 601–606.
  29. Уббелоде А.Р. Расплавленное состояние вещества. 1982. М.: Мир, 1968. 375 с.
  30. Стенли Г. Фазовые переходы и критические явления. М.: Мир, 1973. 419 с.
  31. Харт Э. Фазовые переходы на границах зерен / В кн.: “Атомная структура межзеренных границ”. Под ред. Орлова А.Н. М.: Мир, 1978. С. 243–258.
  32. Gleiter H. Radex Rundsch. 1980. V. 21. No. 1–2. P. 51–58.
  33. Kikuchi R., Cahn J.W. Grain-boundary melting transition in a two-dimensional lattice-gas model // Phys. Rev. B. 1980. V. 21. No. 5. P. 1893–1897.
  34. Ватолин Н.А., Пастухов Э.А. Дифракционные исследования строения высокотемпературных расплавов. М.: Наука, 1980. 189 с.
  35. Есин В.О. Термодинамическая устойчивость “кавитационных флюктуаций плотности” в расплавах / В кн.: “Труды XI Российской конференции “Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов” (14–16 сентября, 2004, Екатеринбург). Екатеринбург–Челябинск: ЮУрГУ, 2004. Т. 1. Физико-химические модели строения и методы моделирования свойств расплавов. С. 79–80.
  36. Doyama M., Kochler J.S. The relation between the formation energy of a vacancy and the nearest neighbor interaction in pure metals and liquid metals // Acta Metallurgica. 1976. V. 24. No. 9. P. 871–879.
  37. Есин О.А. К полимерной модели жидких металлов // Известия АН. Металлы. 1976. № 5. С. 45–48.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Двумерная модель конгломератной (кластерной) структуры, возникающей при кооперативном разупорядочении решетки кристалла в процессе его плавления.

Скачать (245KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Энергия образования вакансии ∆E□ в двумерной квадратной (Z = 4) и треугольной (Z = 3) решетках в зависимости от температуры системы T.

Скачать (68KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Критическая точка структурного разупорядочения системы – критическая точка фазового перехода порядок – беспорядок (Cr). Ось Y – отношение изменения энергии системы ( ) к изменению ее температуры. Здесь k – постоянная Больцмана. Ось X – экспоненциальное изменение температуры системы ( ) от 0 до 1. Здесь .

Скачать (46KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кластерная структура двумерной модели решеточного газа в критической точке фазового перехода типа порядок – беспорядок. Квадратная решетка с Z2d = 4. Компьютерное моделирование методом Монте-Карло [14].

Скачать (346KB)
Метаданные