Штаблавий І. І. Кореляції вільного об’єму та структури ближнього порядку в металевих розплавах з різним ступенем мікронеоднорідності атомного розподілу

Робота присвячена вирішенню фундаментальних та практичних проблем, пов’язаних із встановленням взаємозв’язку між структурою ближнього порядку та вільним об’ємом у металевих розплавах. Робота містить результати рентгеноструктурного дослідження, комп’ютерного моделювання і розрахунку вільного об’єму металевих розплавів, а також дво- та трикомпонентних сплавів і композитів на їхній основі. Крім того, досліджено структуру та вільний об’єм рідкофазних композитів з металевою матрицею. Для вивчення атомної структури розплавів застосовували аналіз температурних та концентраційних залежностей загальних та парціальних структурних параметрів (міжатомних віддалей та координаційних чисел). Вільний об’єм сплавів в рідкому стані в межах ближнього порядку обчислювали з використанням значень радіусів перших координаційних сфер та кількості атомів, які містяться в них. На основі комп’ютерних моделей розплавів було обчислено незайнятий атомами об’єм в рамках теорії вільного об’єму та діркової моделі розплавів. Показано, що вільний об’єм в межах першої координаційної сфери має менші значення порівняно з вільним об’ємом, обчисленим на більшій відстані, а також середнім вільним об’ємом у межах сплаву. Встановлено, що для вільного об’єму, обчисленого в межах першої координаційної сфери, характерні немонотонні зміни залежно від вмісту компонент сплаву, тоді як його залежність від температури є близькою до лінійної. У випадку систем, для яких характерне формування хімічних сполук в кристалічному стані виявлено, що основний вплив на величину вільного об’єму після плавлення має взаємодія атомів різного сорту, в результаті чого відбувається формування кластерів з хімічним впорядкуванням. Для системи Co-Sn встановлено немонотонну залежність структурних параметрів та вільного об’єму в межах першої координаційної сфери від вмісту компонент. Точки перегину температурних залежностей вільного об’єму в межах ближнього порядку відповідають концентраціям сплавів, кластери яких формують структуру розплавів системи Co-Sn. Встановлено, що додавання нікелю до розплаву Al-Si зумовлює зменшення вільного об’єму за рахунок розміщення атомів нікелю в порожнинах базового розплаву. Причиною цього є переважаюча взаємодія між атомами нікелю та одночасно алюмінію та кремнію. У цьому випадку можемо говорити про так званий «зшиваючий» вплив нікелю на структуру розплавів системи Al-Si. Показано, що у випадку композитів з рідкою матрицею вільний об’єм визначається головно збільшенням ступеня атомного впорядкування розплаву на межі з кристалічними частинками.