Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода

Разработаны физико–химическая модель и методика расчета параметров межатомного взаимодействия с участием водорода. Изучено влияние этих параметров на растворимость водорода в металлах и сплавах....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2005
Hauptverfasser:	Приходько, Э.В., Мороз, В.Ф., Кукса, О.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2005
Schriftenreihe:	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Schlagworte:	Металловедение и материаловедение
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21524
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода / Э.В. Приходько, В.Ф. Мороз, О.В. Кукса // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2005. — Вип. 10. — С. 191-201. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-21524
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-215242025-02-09T14:01:19Z Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода Приходько, Э.В. Мороз, В.Ф. Кукса, О.В. Металловедение и материаловедение Разработаны физико–химическая модель и методика расчета параметров межатомного взаимодействия с участием водорода. Изучено влияние этих параметров на растворимость водорода в металлах и сплавах. 2005 Article Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода / Э.В. Приходько, В.Ф. Мороз, О.В. Кукса // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2005. — Вип. 10. — С. 191-201. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21524 53.072:5391:546 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии application/pdf Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Металловедение и материаловедение Металловедение и материаловедение
spellingShingle	Металловедение и материаловедение Металловедение и материаловедение Приходько, Э.В. Мороз, В.Ф. Кукса, О.В. Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description	Разработаны физико–химическая модель и методика расчета параметров межатомного взаимодействия с участием водорода. Изучено влияние этих параметров на растворимость водорода в металлах и сплавах.
format	Article
author	Приходько, Э.В. Мороз, В.Ф. Кукса, О.В.
author_facet	Приходько, Э.В. Мороз, В.Ф. Кукса, О.В.
author_sort	Приходько, Э.В.
title	Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода
title_short	Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода
title_full	Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода
title_fullStr	Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода
title_full_unstemmed	Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода
title_sort	физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода
publisher	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
publishDate	2005
topic_facet	Металловедение и материаловедение
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21524
citation_txt	Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода / Э.В. Приходько, В.Ф. Мороз, О.В. Кукса // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2005. — Вип. 10. — С. 191-201. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.
series	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
work_keys_str_mv	AT prihodʹkoév fizikohimičeskoemodelirovanieprocessovmežatomnogovzaimodejstviâvrasplavahsučastiemvodoroda AT morozvf fizikohimičeskoemodelirovanieprocessovmežatomnogovzaimodejstviâvrasplavahsučastiemvodoroda AT kuksaov fizikohimičeskoemodelirovanieprocessovmežatomnogovzaimodejstviâvrasplavahsučastiemvodoroda
first_indexed	2025-11-26T14:53:46Z
last_indexed	2025-11-26T14:53:46Z
_version_	1849865094441205760
fulltext	191 УДК 53.072:5391:546 Э.В. Приходько, В.Ф.Мороз, О.В.Кукса ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МЕЖ- АТОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В РАСПЛАВАХ С УЧАСТИЕМ ВОДО- РОДА Разработаны физико–химическая модель и методика расчета параметров меж- атомного взаимодействия с участием водорода. Изучено влияние этих параметров на растворимость водорода в металлах и сплавах. Современное состояние вопроса. Модель парного взаимодействия [1,2], используемая нами при описа- нии влияния межатомного взаимодействия в расплавах и твердых раство- рах на формирование их структуры и свойств, позволяет при заданном межатомном расстоянии (d) произвести расчет эффективных зарядов Z и ряда зависящих от них характеристик электронного распределения для любой конкретной пары атомов. При этом эффективные заряды (Z) всех компонентов изменяются не дискретно, а сообразно с характеристиками конкретного кристаллографического окружения. На основе такой трак- товки элементарного акта парного взаимодействия разработаны физико– химические модели структуры металлических [3,4] и солевых [5–7] сис- тем в расплавленном и твердом состояниях. Их общей стратегической целью является компенсация отсутствия достоверной информации, запи- санной в терминах d, о взаимном расположении атомов в растворах и рас- плавах путем расчета среднестатистического d в аналогичной по составу полностью разупорядоченной гомогенной системе. Тем самым при сопос- тавлении многокомпонентных систем разных типов и составов сравнива- ются между собой модельные характеристики структуры, в расчёт кото- рых заложены изначальные свойства атомов (RuO и tgα ), образующих данное вещество. Согласно этим представлениям твердый раствор или его расплав трактуется как химически единая система, влияние состава которой на структуру и свойства определяется соотношением параметров межатом- ных связей в первой и второй координационных сферах. В работе [8] установлено, что в качестве общей модели для неоргани- ческих кристаллов и молекул может быть использована модель ОЦК – упаковки. В этом случае предполагается, что соотношение между Z для первой (ZX ) и второй (ZY) координационных сфер описывается уравнени- ем: 4ZX = –ZY (1) По физическому смыслу оно выражает в терминах Z интегральное ус- ловие равновесия сил притяжения и отталкивания, действующих на лю- бой атом в такой структуре со стороны партнеров его связей в первой и 192 второй координационных сферах. Использование этой модели открывает новые возможности для полуэмпирического обобщения опытных данных о свойствах расплавов и продуктов их кристаллизации. Эти возможности связаны с разработкой единой формы кодировки информации о составе расплавов и соединений в виде сочетания интегральных и парциальных модельных параметров межатомного взаимодействия. Постановка задачи. Основными парциальными параметрами модели являются эффектив- ные заряды (Zi), определяемые для каждой пары реагентов (Zi(i–j)), и их среднестатистические значения (Ziср.), характеризующие зарядовое со- стояние каждого из компонентов в расплаве или растворе заданного со- става. Интегральными характеристиками структуры расплава до и после затвердевания являются химический эквивалент его состава (ZY), сумми- рующий данные о зарядах компонентов с учетом вероятностей образова- ния связей разного типа, и структурный параметр (d), пропорциональный среднестатистическому расстоянию между атомами. По физическому смыслу эти параметры подобны понятиям общеизвестных электронного и размерного факторов У.Юм–Розери, получившим широкое освещение в литературе при описании закономерностей формирования структур со- единений в зависимости от их состава. В такой же мере аналогом элек- трохимического фактора (обычно электроотрицательности) можно счи- тать параметр tgα, определяемый по его парциальным значениям для ато- мов каждого из компонентов [1,2]. Основным объектом исследований с помощью этой модели на первых стадиях были металлические [3,4] и со- левые [5–7] расплавы. Последующие исследования показали, что опреде- ление упомянутых выше параметров является эффективным методом «свертки» информации о составе кристаллических и молекулярных со- единений, многокомпонентных (включая гетерофазные) твердых раство- ров [8,9]. Изложение основных материалов исследования. Расчет параметров ZY и d в квазихимическом приближении позволил установить, что для большого числа бинарных и более сложных соедине- ний в твердом или расплавленном состоянии ввод этих параметров в ка- честве промежуточного звена в связь между составом и термодинамиче- скими свойствами позволяет линеаризировать сложные концентрацион- ные зависимости этих свойств от состава, что существенно облегчает по- следующее обобщение описательными моделями экспериментальной ин- формации в виде, удобном для оценки ее достоверности и прогнозирова- ния свойств неизученных систем [2]. Сопоставление наших данных (табл. 1) с результатами первоприн- ципных расчетов электронной структуры диборидов переходных метал- лов [10] показало, что все основные (в традиционной интерпретации) па- раметры этой структуры функционально связаны (r≥0,95) с сочетанием 193 предложенных нами критериев. Эти связи конкретизованы в виде уравне- ний: КВE = 15,04 – 3,16 d –1,77 ZY – 5,427 tgα, (2) q(M) = 39,13 – 10,56 d – 4,95ZY – 5,06 tgα , (3) Vval = 3,14 – 1,17 d – 0,062 ZY – 7,32 tgα , (4) где КВЕ, q(M), Vval – концентрации валентных электронов, заряд атомов металла и общая ширина валентной зоны соответственно. Аналогичные примеры можно привести с металлическими расплавами. Таблица 1. Модельные характеристики электронной структуры некоторых диборидов Соеди– нение ZY, e d⋅10–1, нм tgα Соеди нение ZY, e d⋅10–1, нм tgα TiB2 1.0994 2.547 0.1603 NbB2 1.3169 2.539 0.153 VB2 1.1819 2.427 0.157 MoB2 1.4327 2.4357 0.1503 CrB2 1.2756 2.330 0.154 TcB2 1.2322 2.432 0.1553 MnB2 1.1209 2.394 0.1593 LaB2 1.2086 2.978 0.1563 FeB2 1.0758 2.347 0.1613 HfB2 1.236 2.687 0.1553 YB2 1.0668 2.897 0.162 WB2 1.4677 2.459 0.1497 В частности, в работе [11] по экспериментальным данным об электро- сопротивлении, магнитной восприимчивости, вязкости и плотности рас- плавов железа с бором, углеродом и фосфором (до 20 ат.% каждого в от- дельности) определены электронные и структурные характеристики меж- атомного взаимодействия в расплавах. Анализ этих результатов показал, что приведенные ниже уравнения для эффективного числа свободных электронов (Z), числа заполненных d – состояний (Zd), волнового числа (KF) и сдвига фазы (n) характеризуются коэффициентами корреляции ме- жду левой и правой частями на уровне 0,99: Z=1,148 ZY– 0,034d+4,13tgα – 1,122 (5) Zd=1,854 ZY–+0,125d+7,25tgα +4,4 (6) KF=6,5 ZY– 1,21d+45,68tgα + 2,07 (7) n2 = 0,584 ZY + 0,035d + 2,25tgα + 1,397 (8) Эти и другие подобные примеры [9] свидетельствуют о том, что вы- сокая точность описательных моделей типа (2)–(8) обеспечивается благо- даря тому, что сочетание модельных параметров ZY, d и tgα отражает спе- цифику межатомного взаимодействия в каждой из конкретных групп изо- структурных материалов независимо от того, какими параметрами оно описано. Для реализации рассмотренной методики расчетов параметров меж- атомного взаимодействия с участием атомов водорода в качестве одного из реагентов для атома водорода были рассчитаны подгоночные парамет- 194 ры RuO и tgα в уравнении, связывающем эффективный радиус иона (Rui Z) с его эффективным зарядом (Zi): lgRuZ i = lgRuO i – Zi tgαi, (9) Согласно результатам исследований, изложенным в работе [11] при- нято, что RuO н=0,08 нм, а tgα=0,4. Изучение связи свойств с особенностями межатомного взаимодейст- вия с использованием для простейших гидридов данных о RuO н и tgαн атомов водорода позволяет под новым углом зрения рассмотреть вопро- сы, связанные с его участием в формировании структуры и свойств более сложных, чем рассмотренных в [12], соединений и сплавов. Кодировка информации о составе многокомпонентных интерметаллидов по разрабо- танной методике позволила установить [13], что сорбционная емкость (Н/М) этих материалов по отношению к водороду может быть представ- лена как функция сочетания интегральных модельных параметров. Учи- тывая это обстоятельство, были проанализированы данные о значениях отношения Н/М, которое отражает число атомов водорода, приходящихся на атом металла, для псевдотройных фаз Лавеса типа Zr(AxB1–x)2, где А – ванадий, марганец или хром, а В – железо или кобальт. В результате уста- новлено, что зависимость Н/М от интегральных параметров для совокуп- ности сплавов Zr(VxCo1–x)2, Zr( CrxCo1–x)2, Zr(MnxCo1–x)2, Zr (VxFe1–x)2, Zr(CrxFe1–x)2 и Zr(MnxFe1–x)2 описывается одним общим уравнением: Н/М = 24,79 d + 12,15 ZY + 42,55 tgα – 103,95 (10) Столь же перспективными представляются методика и результаты обобщения по аналогичной схеме данных об энтальпиях образования гид- ридов интерметаллидов [13]. Отметим, что и раньше неоднократно предпринимались попытки свя- зать сорбционную емкость и свойства сплавов накопителей водорода с их составом, электронным строением и физическими свойствами (перечень этих работ приведен в справочнике [14]). Однако задача рассматривалась с позиций традиционных схем кристаллохимии и ионной термодинамики, что предопределило низкую результативность предложенных решений. Учитывая вышеизложенное, рассмотрим с аналогичных позиций экспе- риментальные данные о растворимости водорода не только в интерметал- лидах, но и в других сплавах. Результаты исследования. В табл. 2 приведена часть данных, систематизированных в работе [14], о растворимости водорода при разных давлениях (Р) в сплавах цир- кония с 3d – переходными металлами. Эта растворимость, обозначенная как Х, весьма тесно (r=0,94) связана с сочетанием модельных параметров, дополненных учётом давления (Р): Х = 8,595 – 0,206 Р +9,858 d – 8,44 ZY – 258,5 tgα (11) 195 Таблица 2. Растворимость водорода в некоторых сплавах циркония Модельные параметры структуры фаз без водо- рода Соедине– ние ZrmBnHx Содер– жание водо– рода, (Х) Р, МПа d⋅10–1, нм ZY,e tgα Расчёт– ные зна- чения Х в ZrmBnHx ZrCr2 3,8 0,1 3,108 2,096 0,0687 3,76 ZrMn1/8 3 5 3,199 1,856 0,0791 2,99 ZrMn2 3,9 1 3,188 1,834 0,0793 3,83 ZrMn2,4 3,6 2 3,168 1,791 0,0796 3,72 ZrMn3,2 4 3 3,138 1,717 0,0801 3,71 ZrFe2 0,16 6,1 3,123 1,760 0,0883 0,44 Zr3Fe2 6,4 6 3,350 1,763 0,0775 5,47 ZrCo2 0,3 7 3,157 1,666 0,0893 1,13 ZrCo 3 0,1 3,240 1,785 0,0855 3,35 Zr3Co 6,8 0,1 3,370 1,716 0,0798 6,68 ZrNi3 1,7 0,1 3,104 1,459 0,0995 1,15 ZrNi 2,8 0,1 3,236 1,705 0,091 2,55 Zr2Ni 4,5 0,1 3,319 1,712 0,0853 4,80 Zr0,36Ni0,64 0,58 2,5 3,167 1,602 0,0958 1,01 Аналогичная ситуация установлена при изучении растворимости во- дорода в сплавах на основе Ti, Hf и Y с 3d – металлами. Эти результаты (табл.3) совместно с данными табл. 2 можно обобщить уравнением: Х = 23,82 – 0,066 Р + 7,11 d – 11,9 ZY – 264,9 tgα , (12) уровень точности которого (r=0,835) определённо уступает аналогич- ному показателю для каждой группы сплавов в отдельности (рис.1). Как следует из подобных сопоставлений причиной снижения точности ап- проксимации всего массива опытных данных в области высоких значений Х является существенный их разброс, характерный для сплавов иттрия. Нужно отметить в связи с этими результатами, что уже в период появле- ния первых обобщающих работ о свойствах и закономерностях образова- ния структуры гидридов переходных металлов к числу основных были отнесены вопросы о том, являются ли такие фазы истинными химически- ми соединениями и какова их химическая природа. При поиске ответов на эти вопросы предлагалось принимать во внимание разностороннюю реак- ционную способность водорода и возможность перехода его атомов в раз- ные валентные состояния, поскольку водород является очень гибким реагентом, свойства его существенно зависят от свойств партнера связи и условий взаимодействия. 196 Рис.1. Сравнение эксперимен- тальных и рассчитанных по урав- нению (12) значений растворимо- сти водорода (Х в AmBnHx) в сис- темах Zr – 3d металлы. Возможность выразить ве- личину Х как функцию инте- гральных параметров взаимо- действия растворителя является, на наш взгляд, убедительной конкрети- зацией этой плодотворной идеи. Так, приведенные в работе [15] данные по растворимости водорода в расплавах Fe–Al, Fe–B, Fe–Ge, Fe–Ta, Fe–Sn и Fe–Zr при различных тем- пературах и концентрациях второго компонента (частично эти данные приведены в табл.4) связаны с интегральными параметрами межатомного взаимодействия d, ZY и tgα и температурой (t) растворения (выборка со- ставляет 228 расплавов) уравнением: [H] ⋅104, масс% = 61,81 + 32,54d – 24,99ZY – 165,27tg α + 0,0247t (r=0,967) Интегральные параметры структуры расплавов рассчитывали с учё- том содержания водорода. Следует отметить, что корреляция растворимости водорода с пара- метрами межатомного взаимодействия для каждой из систем в отдельно- сти более высокая – r>0,98. Таблица 3. Растворимость водорода в некоторых сплавах на основе титана, гафния и иттрия Модельные параметры структуры фаз без водоро- да Соедине– ние МеmBnHx Содер– жание водо– рода, (Х) Р, МПа d⋅10–1, нм ZY,e tgα Расчёт– ные зна- чения Х в МеmBnHx TiCr2 2 7 2,978 1,9992 0,0723 1,58 TiMn1,5 2,4 2 3,068 1,7768 0,0832 2,32 TiFe 1,9 2 3,036 1,7341 0,0865 1,72 TiCu 1 0,1 3,086 1,5162 0,1015 0,82 Ti0,35Cu0,65 0,4 0,1 3,053 1,4217 0,1064 0,42 Ti2Ni 2,7 0,09 3,105 1,5589 0,0927 2,78 HfV2 4,5 0,2 3,231 1,978 0,0733 3,82 197 Hf2Fe 3,3 0,3 3,289 1,899 0,076 4,45 HfCo 3,2 2 3,229 1,842 0,083 2,60 Hf2Ni 3,2 2 3,222 1,763 0,089 2,04 YFe3 4,8 0,1 3,167 1,551 0,0885 4,43 YCo5 2,8 5 3,134 1,3415 0,0958 4,43 Y3Co 8 5 3,657 1,4021 0,0918 8,48 Y2Ni7 3 5 3,208 1,3189 0,104 3,05 Y3Ni2 7,5 5 3,535 1,5249 0,0972 4,73 Y3Ni 8 5 3,674 1,446 0,0945 7,37 Таблица 4. Растворимость водорода в некоторых расплавах железа с Al, B, Ge, Ta, Sn и Zr при 1548°С и их интегральные параметры межатомного взаимодействия. Состав Me, ат % Me, масс % Н, масс % 104 d⋅10–1, нм ZY,e tg α –Zср.Н, е 14,67 7,67 19,97 2,8461 1,2840 0,0983 0,1725 Fe–Al–H 30,33 17,39 16,17 2,8702 1,3581 0,1088 0,1934 32,92 8,67 10,14 2,5268 1,2771 0,1243 0,0130 Fe–B–H 52,92 17,85 2,03 2,4175 1,2023 0,1462 0,0004 8,60 10,90 17,65 2,7625 1,3328 0,0876 0,1137 Fe–Ge–H 17,04 21,07 13,0 2,7200 1,4919 0,0869 0,0900 5,25 15,22 23,15 2,8419 1,3028 0,0870 0,1808 Fe–Ta–H 10,00 26,47 21,75 2,9036 1,4403 0,0857 0,1984 4,90 9,87 21,0 2,8432 1,2647 0,0876 0,1639 Fe–Sn–H 9,50 18,24 19,40 2,8569 1,3746 0,0869 0,1715 2,86 4,58 28,19 2,8660 1,2108 0,0881 0,1775 Fe–Zr–H 4,67 7,40 32,33 2,8891 1,2562 0,0879 0,1907 По аналогичной схеме рассмотрена связь растворимости водорода в расплавах железа с углеродом [16], ванадием [17], титаном [18], кобаль- том [19], хромом, молибденом и никелем [20] при различном содержании второго компонента с интегральными параметрами межатомного взаимо- действия. Однако в этом случае, в отличие от предыдущего, при расчетах ZY, d и tgα содержание растворенного водорода не учитывалось, что пре- допределило отличие числовых коэффициентов уравнений (12) и (13). Корреляция растворимости с интегральными параметрами на выборке из 79 расплавов получена в виде уравнения: [H] см3/100г металла=215,028+10,814d+2,427ZY–2678,68tgα+0,0122t (r=0,92) (14) Для каждой из рассмотренных в отдельности систем Fe–Me коэффи- циент корреляции в уравнении регрессии, аналогичном (14), более 0,96. 198 Таким образом, состав расплава (матрицы), представленный посредством свертки в виде интегральных параметров физико–химической модели, определяет абсорбционную способность расплава по отношению к водо- роду. Это даёт возможность описать одним уравнением (14) раствори- мость водорода в рассмотренных системах на основе железа [16–20]. Растворимость водорода в каждом из расплавов 3d – металлов с крем- нием (системы Fe–Si–H, Mn–Si–H, Co–Si–H, Ni–Si–H и Cr–Si–H [23,24]), а также в системах Ni–Al–H, Ni–Co–H, Ni–Au–H, Ni–Fe–H, Ni–Cr–H, Co– Fe–H [21,22] (табл.5) связана с составом, закодированным в модельных терминах уравнением типа: [H] ⋅102, ат% = а0 + а1t + а2d + а3Z Y + a4tgα (15), для каждого из которых r≈0,99. Описание зависимости растворимости водорода в расплавах 3d– ме- таллов с кремнием описывается уравнением: [H] ⋅102, ат% = –2,174 + 0,024t – 9,915d – 17,252ZY – 293,185tgα (r=0,88) (16), а в расплавах на основе Ni уравнением: [H] ⋅102, ат% = 79,647 + 0,025t – 32,674d – 5,846ZY + 3,647tgα (r=0,85) (17). Растворимость водорода в сплавах Ti с Al, Nb и V [23,24] (табл.6) описывается уравнением: [H],масс % = 52,987 – 19,527d + 0,194ZY – 36,087tgα – 35,169Zср.H +0,0039T (r=0,977) (18), где Zср.H – средний заряд водорода. Таблица.5. Параметры межатомного взаимодействия в некоторых распла- вах 3d– металлов с кремнием и растворимость в них водорода Состав Me,at % H⋅10–2, ат% T,° C d⋅10–1, нм ZY,e tg α 10 10,90 1600 2,6944 1,3331 0,0886 50 2,40 1600 2,4348 1,6757 0,0896 Fe–Si–H 90 6,70 1600 2,1931 1,3021 0,0909 25 7,30 1445 2,6532 1,6228 0,0845 50 2,60 1445 2,4964 1,7378 0,0866 Mn–Si– H 80 3,30 1445 2,3053 1,4929 0,0893 10 9,10 1600 2,7188 1,2289 0,0967 50 2,30 1600 2,4347 1,5966 0,0941 Co–Si–H 77,1 5,80 1600 2,2854 1,4580 0,0925 21 7,70 1560 2,5820 1,2970 0,1047 Ni–Si–H 66 4,40 1560 2,3246 1,4934 0,0969 15 9,70 1600 2,7056 1,7823 0,0701 Cr–Si–H 50 5,80 1600 2,4894 1,9573 0,0787 199 Таблица 6. Параметры межатомного взаимодействия в некоторых расплавах Ti с Al, Nb и V и растворимость в них водорода Состав Ме, масс % Н, % d⋅10–1, нм ZY ,e tg α –ZсрН, е Т, К Нр % 0,179 1,94 2,536 1,0201 0,2383 0,0997 830 1,84 0,786 0,71 2,8005 1,1386 0,1657 0,1394 830 0,71 2,36 3,33 2,4237 0,9003 0,2809 0,1295 830 3,52 Ti–Al– H 3,5 4,83 2,3498 0,7961 0,3077 0,1535 830 4,82 29,25 3,42 2,4030 0,9227 0,2932 0,1453 673 3,42 48,44 3,07 2,4117 0,9679 0,2926 0,1481 673 3,38 58,27 2,86 2,4141 0,9931 0,2914 0,1456 673 3,30 Ti– Nb–H 80,03 2,45 2,396 0,0297 0,2897 0,1253 673 2,81 9,6 4 2,3744 0,8740 0,2950 0,1352 700 3,66 38,44 3,91 2,3612 0,9307 0,2936 0,1320 700 3,86 58,98 1,7 2,5357 1,2508 0,2274 0,1044 700 1,94 Ti–V– H 89,02 1,09 2,5453 1,2789 0,1921 0,0512 700 1,16 Сравнение экспериментальных и рассчитанных по уравнению (18) значений растворимости водорода приведены на рис.2. Рис.2. Соотношение между экспериментальными и рассчи- танными по уравнению (18) значениями растворимости водорода в сплавах титана. Выводы. Полученные результаты дают основание полагать, что после определения соче- тания параметров RuO и tgα в уравнении (9) для атомов водорода развитая в работах [1,9,25] методика физико–химического моделирования и ее количественные критерии могут эффективно использоваться для аналитического обобщения прямой и кос- венной информации о межатомном взаимодействии с участием водорода. Недостижимый при других методах обработки той же экспериментальной информации высокий уровень точности рассмотренных описательных моделей в виде уравнений (10)–(18), свидетельствует о больших потенци- альных возможностях разработанной методики и целесообразности ее 200 использования для изучения влияния водорода на формирование свойств сталей и сплавов. 1. Приходько Э.В. Металлохимия многокомпонентных систем. М.: Металлургия. –1995. –320 с. 2. Приходько Э.В. Методика определения параметров направленного межатом- ного взаимодействия в молекулярных и кристаллических соединениях. //Металлофизика и новейшие технологии. –1995. –№11. с.54 –60. 3. Приходько Э.В., Петров А.Ф. Роль направленного межатомного взаимодейст- вия в формировании микронеоднородного строения металлических распла- вов. //Изв. вузов. Черная металлургия. –1995. –№1. с.26–38. 4. Приходько Э.В., Петров А.Ф. Физико–химические критерии для оценки сте- пени микронеоднородности металлических расплавов. //Металлофизика и но- вейшие технологии. –1998. – №7. с.64–74. 5. Prihodko E.V., Petrov A.F. Physico–chemical criteria for description of the compo- sition effect on salt melt structure and properties. // Functional Materials. –2000. V.7. – № 1. –p.108–113. 6. Приходько Э.В., Белькова А.И. Физико–химические критерии для оценки влияния микронеоднородности структуры оксидных расплавов на их свойст- ва. //Теория и практика металлургии. –1998. – № 3. –с.25–28. 7. Приходько Э.В., Белькова А.И. Физико–химические критерии для компьютер- ного моделирования фазовых равновесий в системе «оксидный расплав – продукты кристаллизации”. //Неорганические материалы –1999. –т.35. –№ 9. – с.1084–1090. 8. Prihodko E.V., Moroz V.F. The role of the atomic interaction directionaleity in the formation of structures and properties of copounds. //Functional Materials. –2000. – V.7. –№ 4(2). –p.867–892. 9. Приходько Э.В. Эффективность комплексного легирования сталей и сплавов. –К.: Наукова думка. –1995. –286 с. 10. Ивановский А.А., Медведева Н.И., Медведева Ю.Е. Первопринципные иссле- дования стабильности и электронных свойств боридов металлов. II Дибориды 4d–5d–металлов. //Металлофизика и новейшие технологии. –1999. –т.21. – №12. с.19–33. 11. Островский О.И., Григорян В.А., Вишкарёв А.Ф. Свойства металлических расплавов. –М.: Металлургия. 1998. –304 с. 12. Приходько Э.В., Мороз В.Ф., Кукса О.В. Методика моделирования межатом- ного взаимодействия в водородсодержащих соединениях и сплавах.//В сб. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. –Киев: Нау- кова думка. –2002. –вып.5. –с.199–207. 13. Кукса О.В., Приходько Э.В. Влияние межатомного взаимодействия в интер- металлидах на их сорбционную способность по отношению к водороду.. // Доповіді НАНУ. –2000. –№ 7. с.96–100. 14. Колачев Б.А., Шалин Р.Е., Ильин А.А. Сплавы–накопители водорода. –М. Металлургия. –1995. –384 с. 15. Бан Я. Ш., Фува Т. Растворимость водорода в сплавах на основе железа. //В сб. Физико–химические основы металлургических процессов. –М.: Наука. – 1973. с.225–235. 201 16. Курочкин К.Т., Нижельский П.Е., Умрихин П.Е. Влияние углерода на раство- римость водорода в жидких железоуглеродистых сплавах. //Изв. АН СССР. Отделение технических наук. –1957. –№2. с.19–26. 17. Якушев А.М., Явойский В.И. Влияние ванадия на растворимость водорода в жидком железе. //Изв.вузов Черная металлургия. –1962. –№1. –с.52–56. 18. Морозов А.Н., Данилович Ю.А. О влиянии давления на растворимость водо- рода в жидких сплавах железа с титаном. //Изв.АНСССР. Металлы. –1968. – №6. с.220–222. 19. Абрамычева Л.Е., Костина Т.К. Растворимость водорода в жидких сплавах железа с кобальтом и никелем. //В кн. Физико–химические исследования ме- таллургических процессов. –1975. –вып.3. –с.55–59. 20. Курочкин К.Т., В.И.Явойский, Гельд П.В. Растворимость водорода в жидких сплавах железа. //Сталь. –1952. –№1. –с.7–13. 21. Гельд П.В., Петрушевский М.С. Влияние ближнего порядка на растворимость водорода в жидких металлических сплавах. //В сб. Физико–химичекие основы металлургических процессов. –М.: Наука. –1973. –с.253–266. 22. Петрушевский М.С., Гельд П.В., Баум Б.А., Костина Т.К. Расчет растворимо- сти водорода в жидких сплавах хрома, никеля и кобальта с кремнием. //Изв.АН СССР. Металлы. –1971. –№5. –с.28–33. 23. Иванченко В.Г., Кобзенко Г.Ф., Прядко Т.В. Исследование процессов гидри- рования сплавов титана с ванадием. //Металлофизика и новейшие технологии. –2003. –т.25. –№2. –с.235–242. 24. Лилеева Ю.Я., Чертков А.А., Малючков О.Т. Исследование диффузии водо- рода в гидридах сплавов. //Изв.вузов Черная металлургия. –1970. –№3. – с.123–126. 25. Приходько Э.В., Тогобицкая Д.Н. Физико–химическое моделирование про- цессов межатомного взаимодействия в металлургических расплавах. //Вестник ПГТУ. Мариуполь. –1998. –вып.7. –с.72–83. Статья рекомендована к печати д.т.н., проф. Д.Н.Тогобицкой << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /ColorConversionStrategy /LeaveColorUnchanged /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveEPSInfo true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments false /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /Unknown /Description << /ENU (Use these settings to create PDF documents with higher image resolution for high quality pre-press printing. The PDF documents can be opened with Acrobat and Reader 5.0 and later. These settings require font embedding.) /JPN <FEFF3053306e8a2d5b9a306f30019ad889e350cf5ea6753b50cf3092542b308030d730ea30d730ec30b9537052377528306e00200050004400460020658766f830924f5c62103059308b3068304d306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103057305f00200050004400460020658766f8306f0020004100630072006f0062006100740020304a30883073002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d30678868793a3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002> /FRA <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> /DEU <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> /PTB <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> /DAN <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> /NLD <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> /ESP <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> /SUO <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> /ITA <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> /NOR <FEFF004200720075006b00200064006900730073006500200069006e006e007300740069006c006c0069006e00670065006e0065002000740069006c002000e50020006f00700070007200650074007400650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e0074006500720020006d006500640020006800f80079006500720065002000620069006c00640065006f00700070006c00f80073006e0069006e006700200066006f00720020006800f800790020007500740073006b00720069006600740073006b00760061006c00690074006500740020006600f800720020007400720079006b006b002e0020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e0074006500720020006b0061006e002000e50070006e006500730020006d006500640020004100630072006f0062006100740020006f0067002000520065006100640065007200200035002e00300020006f0067002000730065006e006500720065002e00200044006900730073006500200069006e006e007300740069006c006c0069006e00670065006e00650020006b0072006500760065007200200073006b00720069006600740069006e006e00620079006700670069006e0067002e> /SVE <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> >> >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice

Физико-химическое моделирование процессов межатомного взаимодействия в расплавах с участием водорода

Institution

Ähnliche Einträge