Деформационное и «электрохимические» взаимодействия растворённых атомов в твёрдых растворах системы ГЦК-(Fe,Ni)–C и изоморфных ей
В. А. Татаренко, В. М. Надутов
Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
Получена: 30.12.2003; окончательный вариант - 12.10.2004. Скачать: PDF
Приведены результаты расчётов (в рамках методов статики решётки и статических флуктуационных волн) и анализа энергий деформационного взаимодействия в пáрах примесных атомов внедрения—внедрения (i—i), внедрения—замещения (i—s) и замещения—замещения (s—s) для твёрдых растворов ГЦК-(Fe,Ni)—C (а также изоморфных им) с учётом дискретного атомного строения кристаллической решётки. Для расчёта использованы численные значения параметра решётки, модулей упругости и/или параметров (Борна—Кармана) квазиупругой силы для кристаллической решётки растворителя, а также концентрационные коэффициенты расширения решётки твёрдого раствора из-за введения соответствующих примесных атомов. Установлено, что энергия деформационного взаимодействия является немонотонно убывающей («квазиосциллирующей») и анизотропной функцией дискретного межатомного радиуса-вектора, а само такое взаимодействие является сильным и дальнодействующим. Во всех твёрдых растворах на основе ГЦК-(Fe,Ni) в некоторых координационных сферах возможно деформационное притяжение. Деформационное взаимодействие примесных атомов в $\gamma$-Fe является более слабым, чем в $\alpha$-Ni, но в некоторых твёрдых растворах его энергии могут иметь тот же самый порядок. Проверка применимости модели межпримесного деформационного взаимодействия для Fe—C-аустенита посредством вычисления термодинамической активности C и характеристик ближнего порядка в распределении атомов C, определяемых с помощью мёссбауэровской спектроскопии, показала, что оно должно быть дополнено добавочным короткодействующим «электрохимическим» отталкиванием внутри первой координационной сферы. В любом случае деформационное взаимодействие должно быть принято во внимание для анализа строения и свойств твёрдых растворов внедрения (замещения) на основе ГЦК-(Fe,Ni).
Ключевые слова: $\gamma$-Fe, $\alpha$-Ni, C-аустенит, деформационное взаимодействие, «электрохимическое» взаимодействие, термодинамическя активность, мессбауеровская спектроскопия.
PACS: 61.18.Fs, 61.72.Bb, 61.72.Ji, 61.72.Yx, 62.20.Dc, 65.40.Gr
Citation: V. A. Tatarenko and V. M. Nadutov, Strain-Induced and 'Electrochemical' Interactions of Solute Atoms in Solid Solutions of the F.C.C.-(Fe,Ni)–C System and Isomorphous Ones, Usp. Fiz. Met., 5, No. 4: 503—534 (2004) (in Ukrainian), doi: 10.15407/ufm.05.04.503