1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 10, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 10, стр. 939-948

Наноразмерная зависимость взаимной растворимости в твердом состоянии в металлической системе Mo–Ru

А. А. Афашагов a, *, М. А. Шебзухова a, К. Ч. Бжихатлов a, А. Х. Ципинова a

a ФГБОУ “Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова”
360004 Нальчик, ул. Чернышевского, 173, Россия

* E-mail: sh-madina@mail.ru

Поступила в редакцию 05.05.2023
После доработки 22.07.2023
Принята к публикации 10.08.2023

Аннотация

Работа посвящена построению методики расчета кривых растворимости молибдена и рутения в твердом состоянии в бинарной системе Mo–Ru c учетом наноразмерных эффектов. Подход базируется на термодинамике фазовых равновесий с учетом поверхностных явлений в рамках термодинамического метода разделяющих поверхностей Гиббса. В качестве такой разделяющей поверхности выбрана поверхность натяжения. Расчеты растворимости проводились с учетом размерных зависимостей индивидуальных характеристик металлов и параметров межчастичного взаимодействия в фазах. Наблюдается хорошее согласие полученных результатов с имеющимися экспериментальными данными для макроскопического случая.

Ключевые слова: растворимость, размерная зависимость, наночастица, бинарная система

Список литературы

  1. Родунер Э. Размерные эффекты в наноматериалах. М.: Техносфера, 2010. 352 с.

  2. Андриевский Р.А. Основы наноструктурного материаловедения. Возможности и проблемы. М.: Лаборатория знаний, 2020. 255 с.

  3. Землянов М.Г., Панова Г.Х., Сырых Г.Ф., Шиков А.А. Влияние размерного эффекта на колебательные и электронные свойства нанокомпозитов Cu–Pb // ФТТ. 2006. Т. 48. № 1. С. 128–132.

  4. Kosacki I., Rouleau Ch.M., Becher P.F., Bentley J., Lowndes D. Nanoscale effects on the ionic conductivity in highly textured YSZ thin films // Solid State Ionics. 2005. V. 176. P. 1319–1326.

  5. Андриевский Р.А., Дашевский З.М., Калинников Г.В. Проводимость и коэффициент Холла наноструктурных пленок нитрида титана // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30. № 22. С. 1–7.

  6. Zhong W.H., Sun Ch.Q., Li S. Size effect on the magnetism of nanocrystalline Ni films at ambient temperature // Solid State Commun. 2004. V. 130. P. 603–606.

  7. Rafaja D., Havela L., Kužel R., Wastin F., Colineau E., Gouder T. Real structure and magnetic properties of UN thin films // J. Alloys Compounds. 2005. V. 386. P. 87–95.

  8. Русанов А.И. Условие фазового равновесия растворимых наночастиц // Коллоидный журн. 2006. Т. 68. № 3. С. 368–374.

  9. Самсонов В.М. О проблеме фазового состояния наночастиц // Известия РАН. Серия физическая. 2005. Т. 69. № 7. С. 1036–1038.

  10. Кузамишев А.Г., Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Влияние размера на температуру плавления наночастиц // Известия РАН. Серия физическая. 2021. Т. 85. № 9. С. 1263–1266.

  11. Цюй Я.Д, Лян С.Л., Кун С.Ц., Чжан В.Ц. Размерные зависимости энергии когезии, температуры плавления и температуры Дебая сферических металлических частиц // ФММ. 2017. Т. 118. № 6. С. 558–564.

  12. Цю Я., Лью В., Чжан В., Чжай Ч. Теоретическое изучение влияния размерного фактора на энтропию и энтальпию плавления для наночастиц олова, серебра, меди и индия // ФММ. 2019. Т. 120. № 5. С. 451–456.

  13. Кузамишев А.Г., Шебзухова М.А., Бжихатлов К.Ч., Шебзухов А.А. Размерные зависимости теплофизических свойств наночастиц. Поверхностное натяжение // ТВТ. 2022. Т. 60. № 3. С. 343–349.

  14. Афашагов А.А., Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Термодинамические характеристики границ раздела конденсированных фаз в бинарных и металлических сплавах // ФТТ. 2022. Т. 64. № 10. С. 1585–1590.

  15. Гладких Н.Т., Дукаров С.В., Крышталь А.П., Ларин В.И., Сухов В.Н. Капиллярные свойства островковых пленок и малых частиц. Х.: ХНУ имени В.Н. Каразина, 2015. 212 с.

  16. Чижик С.П., Гладких Н.Т., Григорьева Л.К., Куклин Р.Н., Степанова С.В., Чмель С.В. Смещение границ растворимости в высокодисперсных системах // Изв. АН СССР. Металлы. 1985. № 2. С. 175–181.

  17. Миненков А.А., Крышталь А.П. Влияние характерного размера на твердофазную растворимость в пленочной системе Ag–Ge // Физич. инженерия поверхности. 2015. Т.13. № 2. С. 259–263.

  18. Палатник Л.С., Бойко Б.Т. О диаграмме состояния сплавов Al–Cu в тонких пленках // ФММ. 1961. Т. 11. № 1. С. 123–127.

  19. Кошкин В.М., Слезов В.В. Легирование наночастиц // ЖТФ. 2004. Т. 30. № 9. С. 38–43.

  20. Львов П.Е., Светухин В.В. Влияние наноразмерных эффектов на фазовый состав // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35. № 22. С. 33–39.

  21. Львов П.Е., Светухин В.В., Обухов А.В. Термодинамика фазового равновесия бинарных сплавов, содержащих наноразмерные преципитаты // ФТТ. 2011. Т. 53. № 2. С. 394–399.

  22. Львов П.Е., Светухин В.В. Термодинамика фазового равновесия многокомпонентных твердых растворов, содержащих наноразмерные выделения второй фазы // ФТТ. 2013. Т. 55. № 11. С. 2256–2261.

  23. Novy S., Pareige P., Pareige C. Atomic scale analysis and phase separation understanding in a thermally aged Fe–20% Cr alloy // J. Nuclear Mater. 2009. V. 384. № 2. P. 96–102.

  24. Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Межфазная сегрегация на искривленных границах в бинарных системах // Изв. РАН. Сер. физическая. 2007. Т. 71. № 5. С. 755–757.

  25. Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Межфазное натяжение на границе двух конденсированных фаз в бинарной системе с учетом наноразмерных эффектов // Известия РАН. Серия физическая. 2016. Т. 80. № 6. С. 789–792.

  26. Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Влияние наноразмерных эффектов на состав сосуществующих фаз в бинарной системе с искривленными границами // ФТТ. 2017. Т. 59. № 7. С. 1368–1378.

  27. Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Фазовая диаграмма состояния и межфазные характеристики в бинарной системе // ФТТ. 2018. Т. 60. № 1. С. 180–186.

  28. Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Фазовое равновесие и поверхностные характеристики в бинарной системе, содержащей наноразмерные частицы // ФТТ. 2018. Т. 60. № 2. С. 390–395.

  29. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. Л.: Химия, 1967. 388 с.

  30. Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Размерные зависимости межфазного натяжения на границе твердое тело-жидкость и температуры плавления металлических наночастиц // Изв. РАН. Сер. физическая. 2012. Т. 76. № 7. С. 863–867.

  31. Коган В.Б. Гетерогенные равновесия. Л.: Химия, 1968. 432 с.

  32. Tanaka T. Prediction of phase diagrams in nano-sized binary alloys // Mater. Sci. Forum. 2010. V. 653. P. 55–75.

  33. Смирнов А.А. Молекулярно-кинетическая теория металлов. М.: Наука, 1966. 488 с.

  34. Кауфман Л., Бернстейн Х. Расчет диаграмм состояния с помощью ЭВМ. М.: Мир, 1972. 326 c.

  35. Okamoto H. Mo-Ru (Molybdenum-Ruthenium) // J. Phase Equilibria 2000. V. 21. № 6. P. 572.

  36. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Т. 3. Кн. 1. М.: Машиностроение, 2001. 872 c.

  37. Попель С.И. Поверхностные явления в расплавах. М.: Металлургия, 1994. 440 с.

  38. Frenkel A.I., Yevick A., Cooper Ch., Vasic R. Modeling the Structure and Composition of Nanoparticles by Extended X-Ray Absorption Fine-Structure Spectroscopy // Annual Review of Analytical Chemistry. 2011. V. 4. P. 23–39.

  39. Шебзухова М.А., Шебзухов З.А., Шебзухов А.А. Параметр Толмена, автоадсорбция и поверхностное натяжение на плоских и искривленных поверхностях жидких металлов // Изв. РАН. Сер. физическая. 2010. Т. 74. № 5. С. 729–736.

  40. Русанов А.И. Лекции по термодинамике. СПб.: Лань, 2013. 240 с.

  41. Байдов В.В., Кунин Л.Л. К вопросу о связи скорости звука с поверхностным натяжением металлов / В кн.: Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах под ред. С.Н. Задумкина. Нальчик: Кабардино-Балкарское книжн. изд-во, 1965. С. 89–93.

  42. Шебзухов З.А., Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Поверхностное натяжение и поверхностная энергия металлических наночастиц // Изв. Кабардино-Балкарского гос. ун-та. 2010. № 1. С. 17–58.

  43. Jiang Q., Lu H.M. Size dependent interface energy and its applications // Surf. Sci. Rep. 2008. V. 63. P. 427–464.

  44. Магомедов М.Н. Изучение межатомного взаимодействия, образования вакансий и самодиффузии в кристаллах. М.: Физматлит, 2010. 544 с.

  45. Шебзухов А.А., Осико Т.П., Кожокова Ф.М., Мозговой А.Г. Поверхностное натяжение жидких щелочных металлов и их сплавов / В кн.: Обзоры по теплофизическим свойствам веществ № 5(31). М.: ИВТАН, 1981. 142c.

  46. Шебзухова М.А., Шебзухов З.А., Шебзухов А.А. Межфазное натяжение кристаллической наночастицы в жидкой материнской фазе в однокомпонентной металлической системе // ФТТ. 2012. Т. 54. № 1. С. 173–181.

  47. Новикова С.И. Тепловое расширение твердых тел. М.: Наука, 1974. 294 с.

  48. Скрипов В.П., Файзуллин М.З. Фазовые переходы кристалл–жидкость–пар и термодинамическое подобие. М.: Физматлит, 2003. 160 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал