КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-13-00202
НазваниеРелаксация в аморфизующихся расплавах эвтектических систем
Руководитель Сон Леонид Дмитриевич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-404 - Растворы, расплавы – структура и свойства
Ключевые слова эвтектика, расплав, вязкость, электропроводность, плотность, магнитная восприимчивость, дифференциальная сканирующая калориметрия, дилатометрия, температуропроводность, стеклообразующая способность, ассоциированный раствор, ближний порядок, динамическая теория критических явлений, термический анализ
Код ГРНТИ31.15.31
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Аморфные и нанокристаллические сплавы представляют собой класс новых материалов с высокими механическими, магнитными, антикоррозионными свойствами. Они получаются при закалке из расплавов эвтектических систем, так что состояние последних перед закалкой – важный технологический аспект. При этом в расплавах эвтектических систем часто наблюдаются аномалии различных физико - химических свойств, свидетельствующие о резких изменениях атомной и электронной структуры расплавов при изменении температуры, а также о долговременной (в течении десятков минут) концентрационной релаксации. Другими словами, эвтектический расплав может длительное время находится вдали от равновесия. Анализ результатов исследований, проводимых в последние десятилетия, не дает единого мнения относительно природы этого явления, так что понимание механизмов и причин, его вызывающих, является важнейшей фундаментальной задачей. На данном этапе можно сформулировать ряд ключевых вопросов, ответы на которые позволят совершить прорыв в решении этой проблемы, а именно:
- Какие из обнаруженных аномалий являются достоверными, а какие - следствием недостатков экспериментальных методов, неверной методики проведения эксперимента или неправильной интерпретации экспериментальных результатов?
- Являются ли наблюдаемые аномалии универсальным явлением для всех эвтектических сплавов или они обусловлены природой конкретных систем?
- Каким образом структура расплава и ее возможные изменения в ходе релаксации влияют на теплофизические, термодинамические и другие свойства?
- Как структурные изменения в расплаве отражаются на свойствах твердых (кристаллических и аморфных) образцов?
- Как теплофизические свойства кристаллических и аморфных образцов зависят от условий их получения, таких, как начальная температура закалки, время изотермической выдержки и скорость охлаждения?
Ответам на перечисленные вопросы и посвящен данный проект.
В рамках проекта планируется провести исследования эвтектических стеклообразующих сплавов систем типа металл-металл (Al-Sc, Y, La, Gd, Yb) и металл-металлоид (Pd-Si, Fe-B, Ni-P), являющихся основой для большинства известных объемно-аморфных сплавов, в жидком, кристаллическом и аморфном состояниях. В широких интервалах температур и концентраций будут изучены следующие свойства: вязкость, электропроводность, температуропроводность и теплопроводность, коэффициент теплового расширения, а также структура (методами микроскопии и дифрактометрии) и тепловые характеристики (методом дифференциальной сканирующей калориметрии). Для точного и экспрессного контроля концентрации компонентов систем будут разработаны методики химического анализа. Полученные результаты позволит сделать однозначные выводы о наличии и положении структурных аномалий в перечисленных системах, о влиянии структурных изменений в расплаве на служебные характеристики образцов в твердом состоянии, их аморфизующую способность и свойства аморфного состояния.
Для теоретической интерпретации экспериментальных данных будут развиваться оригинальные статистические и термодинамические методы описания многокомпонентных металлических систем, основанные на микроскопических моделях жидкого и твердого состояний. Для описания релаксационных процессов будут использоваться методы динамической теории критических явлений.
Таким образом, в рамках единого подхода будут описаны термодинамические свойства, фазовые диаграммы, структурные характеристики и наблюдаемые структурно-чувствительные и релаксационные свойства. Сопоставление теоретических расчетов с экспериментальными данными позволит сделать важный шаг в понимании природы эвтектических сплавов. Результаты проекта будут играть важную роль для технологии получения и использования аморфных металлических сплавов. Полученные значения теплофизических свойств эвтектических металлических сплавов в жидком, кристаллическом и аморфном состояниях смогут использоваться как справочные данные.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Сон Л.Д.
УСТОЙЧИВОСТЬ ГЕТЕРОФАЗНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В СИСТЕМЕ С РАССЛОЕНИЕМ
ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, том 86, № 2, с. 189–194 (год публикации - 2021)
10.31857/S0367676522020284
2.
Васин М., Анкудинов В.
Soft model of solidification with the order-disorder states competition
Mathematical Methods in the Applied Sciences (год публикации - 2022)
10.1002/mma.8035
Публикации
1.
Упоров С.А., Быков В.А.
Determining the Eutectic Compositions in the Ga‑Sm and Ga‑Yb Systems via Magnetic Measurements
Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, v.35 p.819–823 (год публикации - 2022)
10.1007/s10948-021-06120-5
2.
В. Г. Лебедев, С. А. Коробейников, М. Г. Васин, В. И. Ладьянов
Динамика формирования линейных компаундов: фазово-полевой подход
Химическая физика и мезоскопия, Том 24, № 3, c.356-369 (год публикации - 2022)
10.15350/17270529.2022.3.29
3.
Б.А. Русанов, В.Е. Сидоров, Л.Д. Сон, П. Свек ст., Д. Яничкович
Плотность и электросопротивление сплавов Al86Ni6Co2R6 (R=Nd,Gd,Yb) в кристаллическом и жидком состояниях
Известия ВУЗов, т.65. №6. С.112-118. (год публикации - 2022)
10.17223/00213411/65/6/112
4.
Бельтюков А. Л., Русанов Б. А., Ягодин Д. А., Мороз А. И., Стерхов Е. В., Сон Л. Д., Ладьянов В. И.
Релаксация в аморфизующемся расплаве Al-La
Расплавы, № 5, с. 485-493 (год публикации - 2022)
10.31857/S0235010622050024
5.
А.Л.Бельтюков, Б.А.Русанов, Д.А.Ягодин, А.И.Русанова, Е.В.Стерхов, Л.Д.Сон, В.И.Ладьянов
Relaxation processes in Al-R (R= Ce, Sm) glass-forming alloys
Solid State Communications, Volume 360, 1 February 2023, 115044 (год публикации - 2023)
10.1016/j.ssc.2022.115044
6.
Сон Л.Д.
Glass as a Thermodynamic System with Non-Hibbs Statistics
AIP Conference Proceedings, AIP Conf. Proc. 2872, 120072 (2023) (год публикации - 2022)
10.1063/5.0163145
7.
Сон Л.Д.
Slow Relaxation in a Binary Melt Near the Liquidus
AIP Conference Proceedings, AIP Conf. Proc. 2872, 050007 (2023) (год публикации - 2022)
10.1063/5.0163144
Публикации
1.
Лебедев В.Г., Шкляев К.Я., Меньшикова С.Г., Васин М.Г.
About causes of slow relaxation of melted intermetallic alloys
CALPHAD: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, том 83, стр.102615 (год публикации - 2023)
10.1016/j.calphad.2023.102615
2.
Сидоров В.Е., Сон Л.Д.
Research of melts as a basis for improvement of technologies of ferrous metallurgy
Chernye Metally, 2023, №3, 58-64 (год публикации - 2023)
10.17580/chm.2023.03.10
3.
Евдокимов И.В., Стерхов Е.В., Быков В.А., Шуняев К.Ю., Сон Л.Д.
УВЕЛИЧЕНИЕ CТЕКЛООБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ CПЛАВА Co41Fe7Cr15Mo14C15B6 ПРИ РАЗБАВЛЕНИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
Расплавы, 2023, № 1, с. 14–21 (год публикации - 2023)
10.31857/S0235010623010036