Рентгенодифракційне дослідження та моделювання структури Al–TM–Sn (TM = Fe, Co, Ni, Cu) розплавів

Дисертація присвячена дослідженню структури бінарних та потрійних розплавів на основі алюмінію та олова з додаванням перехідних металів, як перспективних конструкційних трибологічних матеріалів. У роботі проведе- но аналіз впливу природи та вмісту компонентів на характер міжатомної взаємодії та формування локальної атомної структури у бінарних Al–Sn, Al–Co, Al–Cu, Co–Sn та потрійних металічних розплавах Al–TM–Sn (TM = Fe, Co, Ni, Cu). Отримано інформацію про концентраційні інтервали мікронеоднорідної структури досліджених розплавів, що є важливим для розуміння явищ розшарування при формуванні матеріалів із гарними трибологічними властивостями.
У першому розділі наведено огляд літератури, в якому висвітлено актуальний стан дослідження механічних властивостей подвійних та потрійних сплавів у твердому стані, наведено результати термодинамічних та структур- них досліджень подвійних та потрійних сплавів у рідкому та твердому стані. Також наведено потенціали молекулярної динаміки та математичний апарат, що дозволяє моделювати структуру розплавів при заданих зовнішніх умовах.
У другому розділі розглянуто експериментальний метод високотемпературного рентгенодифракційного дослідження розплавів, а також моделювання структури розплавів методами класичної молекулярної та ab initio молекулярної динаміки, а також методом Оберненого Монте-Карло.
У третьому розділі наведено результати експериментального рентгенодифракційного дослідження структури бінарних Al–Sn, Al–Cu та потрійних Al–TM–Sn (TM = Fe, Co, Ni, Cu) розплавів. На основі концентраційної залежності структурних параметрів експериментальних кривих структурного фактора (СФ) та функції парного розподілу атомів (ФПРА) здійснено аналіз впливу вмісту компонентів на формування локальної атомної структури досліджених розплавів. Найбільш детально розглянуто утворення мікроугруповань зі структурою по типу рідкого олова, що проявляється у вигляді певних змін форми та положення максимумів на експериментальних кривих СФ та ФПРА.
У четвертому розділі описано результати моделювання структури досліджених бінарних та потрійних розплавів різними методами класичної МД, ab initio МД та Оберненого Монте-Карло. Отримані структурні моделі розплавів використано для детального порівняльного аналізу парціальних характеристик локального атомного впорядкування. Встановлено концентраційні інтервали формування мікроугрупованнь рідкого олова на основі парціальних кривих СФ Sn-Sn. Показано, що локальна атомна структура потрійних сплавів Al–ТМ–Sn (ТМ = Fe, Co, Ni, Cu) визначається конкуренцією між атомами Al і Sn у формуванні локального атомного оточення перехідних металів. Наслідком даної конкуренції є витіснення атомів олова із найближчого оточення перехідних металів та формування кластерів зі структурою подібною до рідкого олова. Крім того, розглядаються вплив природи перехідного металу на формування локальної атомної структури потрійних розплавів на основі порівняльного аналізу кривих загального та парціального структурного фактора, а також відповідних функцій парного розподілу атомів.

Каширіна Я. О. Рентгенодифракційне дослідження та моделювання структури Al–TM–Sn (TM = Fe, Co, Ni, Cu) розплавів : дис. … д-ра філософії : 102 Хімія / Каширіна Ярославна Олександрівна. – Київ, 2024. – 184 с.