Білогородський Ю. С. Вплив розмірно-індукованих ефектів на формування фаз у пересичених металевих системах

English version

Дисертація на здобуття ступеня кандидата наук

Державний реєстраційний номер

0426U000154

Здобувач

Спеціальність

  • 01.04.07 - Фізика твердого тіла

16-06-2026

Спеціалізована вчена рада

Д 26. 168. 02

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова Національної академії наук України

Анотація

За допомогою термодинамічного підходу Гіббса, що враховує хімічне виснаження і просторову обмеженість системи, та даних CALPHAD виконано кількісні розрахунки кривих співіснування рідкої і твердої фаз при кристалізації та плавленні наночастинки Cu-Ni для різних розмірів і морфологій трансформації. На прикладі Ni і Fe у рамках теорії хімічної кінетики встановлено і обґрунтовано залежності між концентрацією радіаційних дефектів в нанозернах, дисперсністю матеріалу та режимами опромінення. Виявлено ефект стабілізації низькотемпературної фази при високих температурах під час поліморфного перетворення в наночастинках Fe під опроміненням і побудовано відповідну розмірно-температурну діаграму фазової стабільності. Розраховано діаграми стану суцільних наноплівок Bi-Sn, Bi-Pb на основі припущення про існування розмірної залежності потенціальної енергії взаємодії найближчих атомів. Досліджено кінетику формування фаз в нанопорошку Fe під час циклічної зміни температури за допомогою моделювання на основі «master equation» і встановлено закономірності температурного гістерезису об’ємної частки нової фази в залежності від розміру, форми порошинок, механізму зародкоутворення фаз і розподілу порошинок за розмірами.

Публікації

Shirinyan A., Wautelet M., Belogorodsky Y. Solubility diagram of the Cu–Ni nanosystem // Journal of Physics: Condensed Matter. 2006. Vol. 18, № 8. P. 2537–2551. https://doi.org/10.1088/0953-8984/18/8/016

Shirinyan A.S., Bilogorodskyy Y.S., Schmelzer J.W.P. Influence of nanopowder particle size on competition and growth of different crystallographic phases during temperature cycling // Acta Materialia. 2009. Vol. 57, № 19. P. 5771–5781. https://doi.org/10.1088/0953-8984/23/24/245301

Shirinyan A., Bilogorodskyy Y. Size-induced thermal thermodynamic hysteresis in nanopowder undergoing structural transitions–from particular case to general behaviour // Phase Transitions. 2009. Vol. 82, № 7. P. 551–565. https://doi.org/10.1080/01411590903124189

Білогородський Ю. С., Шірінян А. С. Розмірно-індукований гістерезис в кінетиці фазових перетворень першого роду в нанодисперсних системах // Фізика і хімія твердого тіла. 2010. Vol. 11, № 1. P. 121–129. http://page.if.ua/uploads/pcss/vol11/1101-17.pdf

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Y. S., Wilde G, Schmelzer, J. W. P. Size-dependent hysteresis and phase formation kinetics during temperature cycling of metal nanopowders // Journal of Physics: Condensed Matter. 2011. Vol. 23, № 24. P. 245301. https://doi.org/10.1088/0953-8984/23/24/245301

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Y. S. Atom-atom interactions in continuous metallic nanofilms // The Physics of Metals and Metallography. 2012. Vol. 113, № 9. P. 867–875. https://doi.org/10.1134/S0031918X12090116

Шірінян А. С., Білогородський Ю., Макара В.А . Розмірно-залежна петля двофазних станів ізольованої Cu-Ni наночастинки // Фізика і хімія твердого тіла. 2013. Vol. 14, № 3. P. 497–503. http://page.if.ua/uploads/pcss/vol14/!1403-06.pdf

Shirinyan A. S., Bilogorodsky Y. S., Makara V. A. Potential size-dependent temperature hysteresis of the first-order phase transition in a nanoscale metallic powder // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2017. Vol. 56, № 5–6. P. 253–263. https://doi.org/10.1007/s11106-017-9893-5

Shirinyan A., Wilde G., Bilogorodskyy Y. Solidification loops in the phase diagram of nanoscale alloy particles: from a specific example towards a general vision // Journal of Materials Science. 2018. Vol. 53, № 4. P. 2859–2879. https://doi.org/10.1007/s10853-017-1697-y

Shirinyan A., Wilde G., Bilogorodskyy Y. Melting loops in the phase diagram of individual nanoscale alloy particles: completely miscible Cu–Ni alloys as a model system // Journal of Materials Science. 2020. Vol. 55, № 26. P. 12385–12402. https://doi.org/10.1007/s10853-020-04812-2

Shirinyan A., Bilogorodskyy Y. Effect of radiation-induced vacancy saturation on the first-order phase transformation in nanoparticles: insights from a model // Beilstein Journal of Nanotechnology. 2024. Vol. 15. P. 1453–1472. https://doi.org/10.3762/bjnano.15.117

Bilogorodskyy Y. S., Shirinyan A. S., Krit O. M. Influence of irradiation on the evolution of radiation defects in nanocrystalline FCC metals: The case of Ni // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2025. Vol. 563, № 165674. P. 165674. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2025.165674

Ширинян А. С., Белогородский Ю. С. Построение фазовой диаграммы сплошных нанопленок Bi—Sn с помощью модели зависимости энергетических параметров атомного взаимодействия от размера системы // Металлофизика и новейшие технологии. 2010. Vol. 32, № 11. P. 1493–1508.

Шірінян А. С., Білогородський Ю. С., Кріт О. М. Фазова стабільність сферичних наночастинок заліза під радіаційним насиченням вакансіями // Nuclear Physics and Atomic Energy. 2022. № 23, № 4. P. 255–262. http://jnas.nbuv.gov.ua/uk/article/UJRN-0001383741

Ширинян А., Белогородский Ю. Размерно-индуцированный температурный гистерезис при полиморфном превращении металлических частиц нанопорошка Fe // Металлофизика и новейшие технологии. 2008. Т. 30, № 12. P. 1641–1650.

Bilogorodskyy Yu. S., Shirinyan A.S., Krit O. M. The influence of radiation-induced vacancy saturation on the phase transformation in metallic and ceramic nanoparticles: thermodynamic and kinetic approaches // The International research and practice conference «Nanotechnology and nanomaterials» (NANO-2024). Abstract Book of participants of the International research and practice conference, (Uzhhorod, 21–24 August 2024) Kyiv, 2024. 640 с. С. 464.

Bilogorodskyy Yu. S., Shirinyan A. S. Size effect in the composite thin film of Bi-Pb alloy // ХVІIІ Міжнародна Фреїківська конференція з фізики і технології тонких плівок та наносистем (Івано-Франківськ 11-16 жовтня 2021) Івано-Франківськ, 2021. 202 с. C. 205.

Білогородський Ю. С., Шірінян А. С. Вплив насичення вакансіями на радіаційну стійкість і фазові зміни сферичних наночастинок Fe при опроміненні // Наукова конференція Інституту ядерних досліджень НАН України (Київ, 26-30 вересня 2022) Київ: Ін-т ядерних дослідж., 2022. 239 с. С. 129.

Білогородський Ю. С., Шірінян А. С. Фазова стабільність наночастинок Fe під впливом індукованих радіацією вакансій // Матеріали XХХ щорічної наукової конференції Інституту ядерних досліджень НАН України: анотації до доповідей (Київ, 25 – 29 вересня 2023) Київ: Інститут ядерних досліджень, 2023. 247 с. С. 128.

Білогородський Ю. С., Шірінян А. С., Кріт О. М. Вплив опромінення і насичення вакансіями на фазову стабільність наночастинок заліза // Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики: матеріали VІІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції з міжнародною участю / за ред. С. О. Лебединського (Суми, 10-12 квітня 2023) Суми: ІПФ НАН України, 2023. 91 с. C. 21-22.

Білогородський Ю. С., Шірінян А. С., Кріт О. М. Розмірний ефект фазової стабільності нанодисперсного заліза під впливом радіаційного опромінення і насичення дефектами // Сучасні проблеми експериментальної, теоретичної фізики та методики навчання фізики: матеріали ХІ Всеукраїнської науково-практичної конференції з міжнародною участю / за ред. С. О. Лебединського (Суми, 14-16 квітня 2025) Суми: ІПФ НАН України, 2025. 113 с. С. 19-20.

Білогородський Ю. С., Шірінян А. С., Кріт О. М., Шірінян A. A. Фазова поведінка нанокристалічного заліза під дією опромінення за невисоких температур // XХХІІ щорічна наукова конференція Інституту ядерних досліджень НАН України: анотації до доповідей (Київ, 26-30 травня 2025) Київ: Ін-т ядерних дослідж., 2025. 208 с. C. 119.

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Y. S., Wilde G., Makara V. A. Equilibrium states in nano-scale binary metallic materials and equilibrium curves in the two-phase region of the phase diagram // ХVІI Міжнародна Фреїківська конференція з фізики і технології тонких плівок та наносистем. Збірник тез (Івано-Франківськ, 20-25 травня 2019) Івано-Франківськ: Видавництво Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника, 2019. 376 с. C. 61.

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Y. S., Makara V. A. On the Possibility of the Size-Independent Temperature Hysteresis of the First Order Phase Transition in a Nanoscale Metallic // ХVІ Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок та наносистем (присвячена пам’яті професора Дмитра Фреїка). Матеріали (Івано-Франківськ, 15-20 травня 2017) Івано-Франківськ: Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, 2017. 388 с. C. 140.

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Y.S., Wilde G., Makara V. A., Komisarenko O. S. . The Melting and Solidification loops of Cu-Ni nanoparticle // XV International Conference on Physics and Technology of Thin Films and Nanosystems. Book of abstracts (11-16 May 2015) Ivano-Frankivsk, 2015. С. 53.

Shirinyan A. S., Makara V. A., Bilogorodskyy Y. S., Komisarenko O.S. The effect of thin film thickness of the metallic system on the atomic interactions and on the shift of phase diagram curves // XІV International Conference on Physics and Technology of Thin Films and Nanosystems. Book of abstracts. (Ivano-Frankivsk, 20- 25 may 2013) Ivano-Frankivsk, 2013. С. 68.

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Yu. S. Study of properties of nanofilms in depending on the film thickness // Proceedings of the International Scientific Conference «Physical and chemical principles of formation and modification of micro- and nanostructures» (Harkiv, 6‐8 october, 2010) Harkiv, 2010. 300 с. С. 119-123.

Bilogorodskyy Y.S., Shirinyan A.S., Wilde G. Phase formation during temperature cycling of metal nanoparticles of different shapes // Фізика і технологія тонких плівок та наносистем. Матеріали ХIІІ Міжнародної конференції: У 2 т. (Івано-Франківськ, 17–20 травня 2011 р.) Івано-Франківськ: Видавництво Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника, 2011. Т. 2. 300 с. C. 10.

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Y. S., Schmelzer J. W. P. Size-induced thermal hysteresis in Fe nanopowder undergoing structural transitions // Abstracts of International Symposium on «Thermodynamics and Transport Kinetics of Nanostructured Materials (TTK)». (Muenster, Germany, 17-20 august 2009), Muenster: Institute of materials Physics, 2009. 143 с. С. 31.

Shirinyan A.S., Bilogorodskyy Y.S. Size-Induced Thermal Thermodynamic Hysteresis in a Nanopowder Undergoing Polymorphic Transitions // Фізика і технологія тонких плівок та наносистем. Матеріали ХIІ Міжнародної конференції (Івано-Франківськ, 18–23 травня 2009 р.) Івано-Франківськ: Видавництво Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника, 2009. 211 с. C. 142.

Белогородский Ю. С., Ширинян А. С. Размерно-индуцированный температурный гистерезис при полиморфном превращении металлических частиц нанопорошка Fe ⎯ теория и моделирование // Сучасні проблеми фізики металів. Збірник тез (Київ, 7–9 жовтня 2008 р.) Київ: РВВ ІМФ, 2008. 287 с. С. 53.

Білогородський Ю. С., Шірінян А. С., Кріт О. М., Сторіжко В. Ю. Моделювання впливу вакансійного насичення на фазові зміни в опромінених твердих наночастинках з використанням термодинаміки Гіббса та стаціонарного наближення в теорії хімічної швидкості // XХХI щорічна наукова конференція Інституту ядерних досліджень НАН України: анотації до доповідей (Київ, 27 – 31 травня 2024) Київ: Ін-т ядерних досліджень, 2024. 224 с. С. 111.

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Y. S., Krit O. M. Effect of vacancy swelling on phase changes in nanocomposites under irradiation // Abstract book of VIIIth International Samsonov Conference «Materials Science of Refractory Compounds (MSRC-2022) » (Kyiv, 24-27 may 2022) Kyiv: Frantsevich Ukrainian Materials Research Society, 2022. 98 p. P.50.

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Yu. S., Krit O. M. Evolution of radiation-induced defects in nanocrystalline FCC Ni // II Міжнародна науково-технічна конференція імені В. Воєводіна «Проблеми сучасної ядерної енергетики». Збірник тез доповідей (Харків, 16–18 квітня 2025) Київ: Вістка, 2025. 110 с. С. 42.

Shirinyan A. S., Bilogorodskyy Yu. S., Krit O. M. Simulating the vacancy saturation effect on phase changes in irradiated nanoparticles using the steady-state approach in chemical rate theory // Abstract book of IXth International Samsonov Conference «Materials Science of Refractory Compounds (MSRC-2024)» (Kyiv, 27-20 may 2024) Kyiv: Frantsevich Ukrainian Materials Research Society, 2024. 140 с. С. 83.

Ширинян А. С., Белогородский Ю. С., Болтачев Г. Ш., Чингина E. A. Размерные эффекты в процессах температурного циклирования и компактирования нанопорошков металлов // Праці ІІ-ї міжнародної конференції «Сучасні проблеми фізики конденсованого стану» (Київ, 6-9 жовтня 2010) Київ: Київський університет, 2010. С. 54.

Шірінян А., Білогородський Ю. Оцінка впливу розміру металевої наносистеми на енергію міжатомної взаємодії // Вісник Київського Національного Університету імені Тараса Шевченка. 2011. Vol. 13. P. 34–37. http://www.library.univ.kiev.ua/ukr/host/10.23.10.100/db/ftp/visnyk/fizyka_13_2011.pdf

Шірінян А. С., Білогородський Ю. С., Макара В. А. Розмірний ефект у тривимірному Монте-Карло моделюванні кінетики фазового розділення в ізольованих частинках // Металофізика та новітні технології. 2020. Vol. 42, № 1. P. 11–32. https://doi.org/10.15407/mfint.42.01.0011

Файли

Схожі дисертації