Випуски УФМ »  Том 5, випуск 4

Деформаційне й «електрохемічні» взаємодії розчинених атомів у твердих розчинах системи ГЦК-(Fe,Ni)–C й ізоморфних їй

В. А. Татаренко, В. М. Надутов

Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримана: 30.12.2003; остаточний варіант - 12.10.2004. Завантажити: PDF

Наведено результати розрахунків (в межах методів статики ґратки й статичних флуктуаційних хвиль) та аналізу енергій деформаційної взаємодії в пáрах домішкових атомів втілення—втілення (i—i), втілення—заміщення (i—s) і заміщення—заміщення (s—s) для твердих розчинів ГЦК-(Fe,Ni)—C й ізоморфних до них з урахуванням дискретної атомної будови кристалічної ґратки. Для розрахунку використано числові значення параметру ґратки, модулів пружності та/або параметрів (Борна—Кармана) квазипружньої сили для кристалічної ґратки розчинника, а також концентраційні коефіцієнти розширення ґратки твердого розчину через введення відповідних домішкових атомів. Встановлено, що енергія деформаційної взаємодії є немонотонно спадаючою («квазиосцилюючою») і анізотропною функцією дискретного міжатомового радіуса-вектора, а сама така взаємодія є сильною і далекосяжною. В усіх твердих розчинах на основі ГЦК-(Fe,Ni) можливе деформаційне притягання в деяких координаційних сферах. Деформаційна взаємодія домішкових атомів у $\gamma$-Fe є більш слабкою, ніж у $\alpha$-Ni, але в деяких твердих розчинах її енергії можуть мати такий самий порядок. Перевірка придатності моделі міждомішкової деформаційної взаємодії для Fe—C-аустеніту за допомогою обчислення термодинамічної активності C і характеристик близького порядку в розподілі атомів C, що визначаються за допомогою мессбауерівської спектроскопії, показала, що вона повинна бути доповненою додатковим короткодіючим «електрохімічним» відштовхуванням у першій координаційній сфері. У будь-якому разі деформаційна взаємодія повинна бути прийнята до уваги для аналізу структури і властивостей твердих розчинів втілення (заміщення) на основі ГЦК-(Fe,Ni).

Ключові слова: $\gamma$-Fe, $\alpha$-Ni, C-аустеніт, деформаційна взаємодія, «електрохімічна» взаємодія, термодинамічна активність, мессбауерівська спектроскопія.

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

Цитована література (81)  
  1. A. G. Khachaturyan, Theory of Structural Transformations in Solids (New York: John Wiley & Sons: 1983).
  2. А. Г. Хачатурян, Теория фазовых превращений и структура твердых растворов (Москва: Наука: 1974).
  3. В. Н. Бугаев, В. А. Татаренко, Взаимодействие и распределение атомов в сплавах внедрения на основе плотноупакованных металлов (Киев: Наукова думка: 1989).
  4. В. Г. Гаврилюк, Распределение углерода в стали (Киев: Наукова думка: 1987).
  5. R. B. McLellan and C. Ko, Acta Metall., 35: 2151 (1987). Crossref
  6. K. Alex and R. B. McLellan, Acta Metall., 19: 439 (1971). Crossref
  7. G. E. Murch and R. J. Thorn, Acta Metall., 27, No. 2: 201 (1979).. Crossref
  8. A. L. Sozinov, A. G. Balanyuk, and V. G. Gavriljuk, Acta Mater., 45, No. 1: 225 (1997). Crossref
  9. G. Balanyuk, A. L. Sozinov, and V. G. Gavriljuk, Металлофиз. новейшие технол., 20, № 7: 11 (1998); idem, Met. Phys. Adv. Tech., 18, No. 7: 733 (2000).
  10. S. Ban-ya, J. F. Elliott, and J. Chipman, Trans. Met. Soc. AIME, 245, No. 6: 1199 (1969).
  11. S. Ban-ya, J. F. Elliott, and J. Chipman, Metall. Trans., 1, No. 5: 1313 (1970). Crossref
  12. J. A. Lobo and G. H. Geiger, Metall. Trans. A, 7, No. 9: 1359 (1976). Crossref
  13. K. Bungardt, H. Preisendanz, and G. Lehnert, Arch. Eisenhüttenw., 35, No. 10: 999 (1964). Crossref
  14. E. Scheil, T. Schmidt, and J. Wunning, Arch. Eisenhüttenw., 32, No. 4: 251 (1961). Crossref
  15. H. Schenk and H. Keiser, Arch. Eisenhüttenw., 31, No. 4: 227 (1960).
  16. R. P. Smith, J. Amer. Chem. Soc., 68, No. 6: 1163 (1946). Crossref
  17. C. Bodsworth, I. M. Davidson, and D. Atkinson, Trans. AIME, 242: 1135 (1968).
  18. H. Horner and H. Wagner, J. Phys. C, 7, No. 18: 3305 (1974).
  19. H. Wagner and H. Horner, Adv. Phys., 23, No. 4: 587 (1974). Crossref
  20. M. S. Blanter and A. G. Khachaturyan, Metall. Trans. A, 9, No. 6: 753 (1978). Crossref
  21. В. Г. Вакс, Н. Е. Рейн, В. И. Зиненко, В. Г. Орлов, Ж. эксп. теор. физ., 87, № 6(12): 2030 (1984).
  22. М. С. Блантер, В. В. Гладилин, Известия АН СССР: Металлы, № 6: 124 (1985).
  23. A. I. Shirley, C. K. Hall, and N. J. Prince, Acta Metall., 31, No. 7: 985 (1983). Crossref
  24. S. V. Beiden and V. G. Vaks, Phys. Lett. A, 163, No. 3: 209 (1992). Crossref
  25. M. S. Blanter, Phys. Stat. Solidi B, 181, No. 2: 377 (1994). Crossref
  26. M. S. Blanter, Phys. Stat. Solidi B, 200, No. 2: 423 (1997). Crossref
  27. М. С. Блантер, Физ. мет. металловед., 51, № 3: 609 (1981).
  28. A. I. Schirley and C. K. Hall, Acta Metall., 32, No. 1: 49 (1984). Crossref
  29. V. M. Nadutov, V. A. Tatarenko, C. L. Tsynman, and K. Ullakko, Металлофиз. новейшие технол., 16, № 8: 34 (1994); idem, Phys. Metals, 14, No. 8: 870 (1995).
  30. В. А. Татаренко, К. Л. Цинман, Металлофиз. новейшие технол., 18, № 10: 32 (1996); idem, Met. Phys. Adv. Tech., 16, No. 10: 1131 (1997).
  31. S. Dietrich and H. Wagner, Z. Phys. B, 36, No. 2: 121 (1979). Crossref
  32. В. А. Татаренко, К. Л. Цинман, Металлофизика, 14, № 10: 14 (1992); idem., Phys. Metals, 12, No. 10: 1043 (1993).
  33. R. V. Chepulskii and V. A. Tatarenko, Phil. Mag. A, 81, No. 2: 311 (2001). Crossref
  34. M. S. Blanter, J. Alloys&Comp., 282, No. 1: 137 (1999). Crossref
  35. M. S. Blanter, J. Alloys&Comp., 291, No. 1: 167 (1999). Crossref
  36. М. С. Блантер, Металловед. термич. обработка мет., № 8: 41 (1999).
  37. M. S. Blanter, Phys. Rev. B, 50, No. 6: 3603 (1994). Crossref
  38. I. S. Golovin, M. S. Blanter, and R. Schaller, Phys. Stat. Solidi A, 160, No. 1: 49 (1997). Crossref
  39. I. S. Golovin, M. S. Blanter, T. V. Pozdova, K. Tanaka, and L. B. Magalaz, Phys. Stat. Solidi A, 168: 403 (1998). Crossref
  40. M. S. Blanter and M. Ya. Fradkov, Acta Metall. Mater., 40, No. 9: 2201 (1992). Crossref
  41. V. M. Nadutov, V. A. Tatarenko, and C. L. Tsynman, Proc. of the 3rd International Conference ‘High Nitrogen Steels—HNS 93’ (Kiev, Sept. 14–16, 1993) (Eds. V. G. Gavriljuk and V. M. Nadutov) (Kiev: Inst. for Metal Physics, A.S. of Ukraine: 1993), part 1, p. 106.
  42. В. М. Надутов, В. А. Татаренко, К. Л. Цинман, Металлофизика, 14, № 11: 42 (1992); idem., Phys. Metals, 12, No. 11: 1170 (1993).
  43. V. A. Tatarenko and C. L. Tsynman, Solid State Ionics, 101–103: 1061 (1997). Crossref
  44. В. А. Татаренко, Металлофизика, 21, № 11: 60 (1999); idem., Met. Phys. Adv. Tech., 19, No. 11: 1479 (2001).
  45. M. S. Blanter and A. V. Vasiljev, Stability of Materials (Eds. A. Gonis, P. E. A. Turchi, and J. Kudrnovský), NATO ASI Series, Series B: Physics (New York: Plenum Press: 1996), vol. 355, p. 211.
  46. V. A. Somenkov and S. S. Schilschtein, Prog. Mater. Sci., 24, No. 3/4: 267 (1979).
  47. J. Zarestky and C. Stassis, Phys. Rev. B, 35, No. 9: 4500 (1987). Crossref
  48. H. Schober and P. H. Dederichs, Metals: Phonon States, Electron States and Fermi Surfaces (Eds. K.-H. Hellwege and J. L. Olsen), Landolt-Börnstein Series, Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, Group III: Crystal and Solid State Physics (Berlin–Heidelberg–New York: Springer-Verlag: 1981), vol. 13, subvol. a, p. 1.
  49. D. H. Dutton, B. N. Brockhouse, and A. P. Miller, Canad. J. Phys., 50: 2915 (1972). Crossref
  50. R. J. Birgeneau, J. Cordes, G. Dolling, and A. D. B. Woods, Phys. Rev., 136, part A: 1359 (1964).
  51. G. L. Squires, Ark. Fys. (Sweden), 25: 21 (1963).
  52. M. S. Kushwaha and S. S. Kushwaha, Phys. Status sol. (b), 87: 247 (1978). Crossref
  53. G. Simmons, J. Grad. Res. Cent., 34: 1 (1965).
  54. D. E. Williams, J. Chem. Phys., 47, No. 11: 4680 (1967). Crossref
  55. K. V. Mirskaya, I. E. Kozlova, and V. F. Bereznitskaya, Phys. status solidi B, 62, No. 1: 291 (1974). Crossref
  56. A. A. Abrahamson, Phys. Rev., 178, No. 1: 76 (1969). Crossref
  57. T.-S. Kuan, A. Warshel, and O. Schnepp, J. Chem. Phys., 52, No. 6: 3012 (1970). Crossref
  58. J. R. Sweet and W. A. Steele, J. Chem. Phys., 47, No. 8, Part 2: 3029 (1967).
  59. J. H. Rose, J. R. Smith, and J. Ferrante, Phys. Rev. B, 28, No. 4: 1835 (1983). Crossref
  60. В. В. Огородников, К. В. Малишевский, Металлофиз. новейшие технол., 23, № 8: 1029 (2001).
  61. Shu Zhen and G. J. Davies, Phys. Status Solidi, 78, No. 2: 595 (1983). Crossref
  62. P. R. Furth, Proc. R. Soc. A, 183: 87 (1944). Crossref
  63. M. Sanati, R. C. Albers, and F. J. Pinski, J. Phys.: Condens. Matter, 13, No. 22: 5387 (2001). Crossref
  64. N. Ridley and H. Stuart, Met. Sci. J., 4, No. 11: 219 (1970). Crossref
  65. L. Cheng, A. Böttger, Th. H. de Keijser, and E. J. Mittemeijer, Scr. Metall., 24, No. 3: 509 (1990). Crossref
  66. A. P. Miodownik, Physics and Applications of Invar Alloys (Eds. H. Saito et al.), Honda Memorial Series on Materials Science (Tokyo: Maruzen Company, Ltd.: 1978), No. 3, chap. 12, p. 288.
  67. W. B. Pearson, Handbook of Lattice Spacings and Structures of Metals and Alloys (New York: Pergamon Press: 1967), vol. 2.
  68. Y. Endoh and Y. Ishikawa, J. Phys. Soc. Japan, 30: 1614 (1971). Crossref
  69. Y. Endoh, Y. Noda, and M. Iizumi, J. Phys. Soc. Japan, 50: 469 (1981). Crossref
  70. R. Kohlhaas, Ph. Dunner, und N. Schmitz-Pranghe, Zeitschr. Angew. Phys., 23, No. 4: 245 (1967).
  71. K. Oda, H. Fujimura, and H. Ino, J. Phys. Condens. Matter., 6, No. 3: 679 (1994). Crossref
  72. A. G. Balanyuk, V. N. Bugaev, V. M. Nadutov, and A. L. Sozinov, Phys. Stat. Solidi B, 207: 3 (1998). Crossref
  73. А. А. Жуков, Р. Л. Снежной, В. А. Татаренко, Металлофиз. новейшие технол., 19, № 12: 41 (1997); idem., Met. Phys. Adv. Tech., 17, No. 12: 1399 (1999).
  74. В. М. Надутов, В. А. Татаренко, С. А. Панкратьєв, Металлофиз. новейшие технол., 25, № 12, 1633 (2003).
  75. V. M. Nadutov, Mater. Sci. Eng., A254: 234 (1998). Crossref
  76. В. Г. Гаврилюк, В. М. Надутов, Физ. мет. металловед., 55: 520 (1983).
  77. K. F. Laneri, J. Desimoni, G. J. Zarragoicoechea, and A. Fernández-Guillermet, Phys. Rev. B, 66: 134201 (2002). Crossref
  78. Ph. Bauer, O. N. C. Uwakweh, and J. M. R. Génin, Hyperfine Interact., 41, 555 (1988). Crossref
  79. O. N. C. Uwakweh, J. P. Bauer, and J. M. Génin, Metall. Trans. A, 21: 589 (1990). Crossref
  80. А. Г. Баланюк, В. М. Надутов, Физ. мет. металловед., № 3, 28 (1997).
  81. M. S. Blanter and L. B. Magalas, Scripta Materialia, 43, Iss. 5: 435 (2000). Crossref
Цитується (1)
  1. S. M. Bokoch and V. A. Tatarenko, Usp. Fiz. Met. 11, 413 (2010).

© 2013–2018 «ІМФ НАН України»