О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ
Рассмотрены связи между равновесными коэффициентами распределения примесей КА
 0 limB в ряде систем
 элементов IV-VI группы ПСЭ и параметрами Рb, содержащими энергии ионизации, зарядовые числа атомов
 и другие величины. Показано, что использование параметров Рb позволяет опре...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2006 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81323 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ / А.Д. Осипов // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 1. — С. 57-59. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860259047102480384 |
|---|---|
| author | Осипов, А.Д. |
| author_facet | Осипов, А.Д. |
| citation_txt | О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ / А.Д. Осипов // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 1. — С. 57-59. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Рассмотрены связи между равновесными коэффициентами распределения примесей КА
0 limB в ряде систем
элементов IV-VI группы ПСЭ и параметрами Рb, содержащими энергии ионизации, зарядовые числа атомов
и другие величины. Показано, что использование параметров Рb позволяет определить значения КА
0 limB для
многих примесей в металлах-растворителях W, V, Zr выражениями, аналогичными известным, но без
введения температур плавления элементов.
Розглянуто зв'язки між рівноважними коефіцієнтами розподілу домішок КА
0 limB у ряді систем елементів IV-VI групи
ПСЕ і параметрами Рb, що містять енергії іонізації, зарядні числа атомів і інші величини. Показано, що використання
параметрів Рb дозволяє визначити значення КА
0 limB для багатьох домішок в металах-розчинниках W, V, Zr виразами,
аналогічними відомим, але без введення температур плавлення елементів.
Communications between the equilibrium distribution coefficients OF impurities КА
0 limB in some elements of the IV-VI
group in periodic table and the Rb parameters, containing energies of ionization, charge numbers of atoms and other data, are
considered. It is shown, that the use of the Rb parameters allows to define the values КА
0 limB for many impurities in the metalssolvents
W, V, Zr by known expressions, but without introduction of temperatures of melting of elements.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:52:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 1.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (15), с.57 - 59 .
57
УДК 669.162.262.6
О РАВНОВЕСНЫХ КОЭФФИЦИЕНТАХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ПРИМЕСЕЙ У ЭЛЕМЕНТОВ IV-VI ГРУПП ПСЭ
А.Д. Осипов
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»
г.Харьков, Украина, тел.:(057)335-62-93
Рассмотрены связи между равновесными коэффициентами распределения примесей КА
0 limB в ряде систем
элементов IV-VI группы ПСЭ и параметрами Рb, содержащими энергии ионизации, зарядовые числа атомов
и другие величины. Показано, что использование параметров Рb позволяет определить значения КА
0 limB для
многих примесей в металлах-растворителях W, V, Zr выражениями, аналогичными известным, но без
введения температур плавления элементов.
При изучении растворимости примесей в
металлах установлены различные корреляционные
соотношения, зависимости, включающие энергии
кристаллической решетки, атомизации, атомные
размеры, валентности, зарядовые числа, темпе-
ратуры плавления элементов и др. [1,2].
Важными характеристиками растворимости
примесей В в металле А являются равновесные
коэффициенты распределения примесей КАОВ,
которые определяются выражением [2]:
КАОВ=СSB ⁄CLB , (А)
где СSB, CLB – концентрации примесей в твердой и
жидкой фазах соответственно.
Для ряда систем металл-примесь показано, что
величину КАОВ или предельные равновесные коэф-
фициенты распределения примесей КА0limB можно
оценить из выражения [2]:
КА0limB=C1Aexр(С2АТоцкMB) , (1)
где C1A, С2А – постоянные для данного металла-
растворителя А; ТоцкMB - температуры плавления
элементов примеси В для данной кристаллической
решетки. Для некоторых примесей используются
гипотетические температуры плавления ТГМВ [2]. У
различных систем существенно различаются
постоянные в (1), отличаются от действительных
температур плавления элементов гипотетические
температуры.
Для многих систем металл-растворитель-
примесь зависимости, аналогичные (1), трудно
использовать, или они неизвестны [2].
Представляет интерес определить основные
связи с отмеченными величинами, выделить
наиболее существенные из них у данных систем
металл-примесь.
Для различных характеристик металлов и их
соединений известен ряд зависимостей от атомно-
электронных параметров, которые могут определять
также рассматриваемые свойства материалов [1,2,4].
Целью данной работы является установление
связей между равновесными коэффициентами
распределения примесей у ряда систем элементов
IV-VI групп ПСЭ и параметрами, включающими
энергии, ионизации атомов, их валентности,
зарядовые числа и другие величины.
Используются параметры Рb, аналогичные
введенным ранее [4], содержащие комплекс
аппроксимирующих функций атомно-электронных
величин.
Выделяя наиболее существенные факторы,
выражение, определяющее расчетные равновесные
коэффициенты распределения примесей В в
металле-растворителе А КА0limB для многих систем
А-В, можно представить в виде [2]:
PКА0limB=Kовexp[C1Pb1-C2 PA], (2)
где Ков - постоянная; С1, С2 – коэффициенты,
учитывающие вклад параметров Рb1, РА, (Рb),
соответственно; Pb1≈Pb=Сb (Zb+Zn) Evi/Ev0⋅d0/db⋅Fv;
Zb – числа электронов связи; Z – зарядовые числа;
Evi≈ Ei, Ei – i-я энергия ионизации атомов, эВ [5],
Ev0=1эВ; db – кратчайшее межатомное расстояние
элемента примеси В, нм, d0= 0,1 нм, n≈0,7.
При вычислениях принималось:
Kов=1, Сb=3,6, C2=1, Fv=1;
далее указаны индексы “i” при Ei.
На рис.1-3 показаны связи экспериментальных
равновесных коэффициентов распределения
примесей КА0limB по данным [2,3] и их расчетных
значений РКА0limB у ряда систем элементов IV-VI
групп ПСЭ.
На рис.1 приведены расчетные коэффициенты
для примесей в вольфраме, вычисленные по
формуле (1) из работы [2], (точки 1) и по формуле
(2) (точки 2).
При вычислениях коэффициентов распределения
примесей в W принимались следующие значения
величин в формуле (2):
С1 =7,7·10-4; РА =2,6; i =7,
Zb равны в основном номеру группы элементов NГ в
ПСЭ, у Cr Zb=3.
Отклонения от экспериментальных
коэффициентов расчетных значений, вычисленных
по формуле (2), для большинства элементов
примесей близко к вычисленным по формуле (1)
(см. рис.1). При использовании соотношений ана-
логичных (1) для ряда систем металл-примесь
наблюдаются значительные отклонения от экспе-
риментальных данных или такие соотношения
неизвестны.
0 , 0 0 , 4 0 , 8 1 , 2
0 , 0
0 , 4
0 , 8
1 , 2
1
2
3
5
6
8
1
2
4
6
8
9
7
4
КW
0limBB
Рис. 1. Связь расчетных и экспериментальных
равновесных коэффициентов распределения
примесей в W:
1 – Cr; 2 – Mo; 3 – W; 4 – V; 5 – Nb; 6 – Ta; 7 – Ti;
8 – Zr; 9 - Hf. (Точки 1 – О, точки 2 - )
В связи с этим в данной работе для этих систем
приведены вычисления коэффициентов только по
формуле (2).
На рис.2 показана связь с экспериментальными
данными [2,3] расчетных равновесных коэффициен-
тов распределения примесей в ванадии, вычислен-
ных по формуле (2).
0 , 0 0 , 5 1 , 0 1 , 5 2 , 0
0 , 0
0 , 5
1 , 0
1 , 5
2 , 0
9
7
5 1
6
4
3
8
2
КV
0limBB
Рис. 2. Связь расчетных и экспериментальных
равновесных коэффициентов распределения
примесей в V:
1 – Cr; 2 – Mo; 3 – W; 4 – V; 5 – Nb; 6 – Ta; 7 – Ti;
8 – Zr; 9 - Hf
При расчетах принимались следующие значения
величин в (2):
С1 =8·10-4; РА =2,4; i =7,
Zb равны таким же значениям, как и при
вычислениях для металла-растворителя вольфрама.
На рис.3 приведены зависимости для циркония.
Относительно близкое соответствие экспери-
ментальным данным [2,3] для Zr получено при
следующих значениях величин в формуле (2):
С1 =10-3; РА =2,3; Zb равно 4 для всех элементов,
кроме Cr, у которого Zb=3; для примесей Ti, Zr, Hf -
i=7; Nb,Ta - i=6; Cr, Mo, W, V - i=5. Приведенные
значения величин в формуле (2) характерны в
основном также и для металла-растворителя Hf.
0,0 0,4 0,8 1,2
0,0
0,4
0,8
1,2
1
2
3
4
5
6
7 8
9
P К
W
0l
im
B
P K
Zr
0l
im
B
КZr
0limBB
Рис. 3 Связь расчетных и экспериментальных
равновесных коэффициентов распределения
примесей в Zr:
1 – Cr; 2 – Mo; 3 – W; 4 – V; 5 – Nb; 6 – Ta; 7 – Ti;
8 – Zr; 9 - Hf
Как видно из рис.1-3, имеются определенные
соответствия экспериментальным данным коэффи-
циентов, вычисленных по формуле (2) при исполь-
зованных значениях величин, у ряда систем
элементов IV-VI групп ПСЭ.
При изучении растворимости примесей в
цирконии и других металлах в условиях
термомеханических, радиационных и других
воздействий возможно влияние многих факторов, в
частности, связанных с фазовыми превращениями,
образованием различных дефектов, вакансий. При
этом нужно учитывать изменения межатомных
расстояний, электроотрицательности атомов, энер-
гии образования вакансий и др. [1,2,6,7]. Исполь-
зование функций, аналогичных содержащимся в вы-
ражении (2), позволяет определить некоторые из
отмеченных характеристик, установить связи для
них.
P K
V
0l
im
B
У циркония, его соединений имеются особен-
ности, сложные зависимости характеристик, связан-
ных с растворимостью примесей и др. [1,6,7 ].
При больших изменениях скорости охлаждения
у циркония наблюдаются кинетические ступени
полиморфных превращений в интервале температур
~800…1130 К [7 ].
Расчетные температуры полиморфных превра-
щений Tp
nn у ряда металлов можно оценить из
выражения:
Т р
пп
= ),( 21 FPТ п
vv
п
bviпо CС − (3)
где - постоянная, E p
fv F п
vvC 2
- малая величина,
- коэфициент,viС ≈P П
b1 P b
.
58
При использовании функций, аналогичных
применяемым в формуле (2), значений Еvi, величины
Т р
пп
, вычисленные по (3), близки к известным
экспериментальным данным для циркония [7].
Расчетные энергии образования вакансий Ep
fv
для металлов IV-VI групп ПСЭ при использовании
функций параметра Рb можно определить из
выражения:
,FEE fvvo
р
fv ⋅= (4)
где Ev0 - постоянная, Ffv ≈ Рb.
Значения E p
fv, вычисленные по (4) при Еvi=Е7 в
Рb, близки к экспериментальным величинам Еiv для
циркония [6].
Функции, аналогичные приведенным в (2),
определяют также электроотрицательность χ ряда
элементов.
Расчетные значения χ р для металлов IV-VI групп
вычисляем из выражения:
χ p= χ o F χ + χ z , (5),
где χ o - постоянная, χ z - малое слагаемое, F χ ∼ E αvi,
α≈0,5.
Для циркония значения χ р, близкие к известным
χ, получены при Еvi=Е7.
Для расчетных кратчайших межатомных
расстояний dp выполняются аналогичные связи,
определяемые выражением:
d p=dcFd+dz, (6)
где dc - постоянная, dz - малое слагаемое, Fd ≈ E - αvi,
Для циркония dp близко к экспериментальной
величине d [5] при Еvi=Е7.
ВЫВОДЫ
Таким образом, равновесные коэффициенты
распределения примесей КА0limB у многих элементов
IV-VI групп ПСЭ в металлах-растворителях W, V,
Zr и некоторые другие характеристики в
значительной мере определяются функциями,
содержащими энергии ионизации, зарядовые числа
атомов и другие величины.
Полученные зависимости для равновесных
коэффициентов распределения примесей анало-
гичны известным, но при этом не используются
температуры плавления элементов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Н. Марч, В. Кон, П. Вашишта и др. Теория
неоднородного электронного газа / Под ред.
С. Лундквиста и Н. Марча / Пер. с англ. М.:
«Мир», 1987, 400 с.
2. М. Бартел, Э. Буринг, К. Хайн, Л.М. Кухарж.
Кристаллизация из расплавов: Справ. изд. / Пер.
с нем. М.: «Металлургия», 1987, 320 с.
3. Я. Драпала, Л. Кухарж, Г.С. Бурханов.
Периодическая зависимость коэффициентов
распределения примесей от атомного номера
примеси // Неорганические материалы. 1998;
т.34, №2, с.165-178.
4. А.Д. Осипов Хрупкопластичный переход у
силицидов тугоплавких металлов // Порошковая
металлургия. 1992, № 9, с.88-91.
5. Свойства элементов. В двух частях. Ч.1.
Физические свойства: Справочник. 2-е изд. М.:
«Металлургия», 1976, 600 с.
6. В.Ф. Зеленский, И.М. Неклюдов, Т.П. Черняева
Радиационные дефекты и распухание металлов.
Киев: «Наук. думка», 1988, 294 с.
7. Д.А. Мирзаев, В.М. Счастливцев, В.Г. Ульянов и
др. Влияние ускоренного охлаждения на
полиморфное превращение в цирконии // ФММ.
2004, т.98, № 1, с.69-75.
ПРО РІВНОВАЖНІ КОЕФІЦІЄНТИ РОЗПОДІЛУ ДОМІШОК
У ЕЛЕМЕНТІВ IV-VI ГРУП ПСЕ
О.Д. Осипов
Розглянуто зв'язки між рівноважними коефіцієнтами розподілу домішок КА
0 limB у ряді систем елементів IV-VI групи
ПСЕ і параметрами Рb, що містять енергії іонізації, зарядні числа атомів і інші величини. Показано, що використання
параметрів Рb дозволяє визначити значення КА
0 limB для багатьох домішок в металах-розчинниках W, V, Zr виразами,
аналогічними відомим, але без введення температур плавлення елементів.
ABOUT EQUILIBRIUM DISTRIBUTION COEFFICIENTS OF IMPURITIES
AT ELEMENTS OF THE IV-VI GROUPS IN PERIODIC TABLE
A.D. Osipov
Communications between the equilibrium distribution coefficients OF impurities КА
0 limB in some elements of the IV-VI
group in periodic table and the Rb parameters, containing energies of ionization, charge numbers of atoms and other data, are
considered. It is shown, that the use of the Rb parameters allows to define the values КА
0 limB for many impurities in the metals-
solvents W, V, Zr by known expressions, but without introduction of temperatures of melting of elements.
59
УДК 669.162.262.6
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-81323 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:52:54Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Осипов, А.Д. 2015-05-14T18:36:56Z 2015-05-14T18:36:56Z 2006 О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ / А.Д. Осипов // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 1. — С. 57-59. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81323 669.162.262.6 Рассмотрены связи между равновесными коэффициентами распределения примесей КА
 0 limB в ряде систем
 элементов IV-VI группы ПСЭ и параметрами Рb, содержащими энергии ионизации, зарядовые числа атомов
 и другие величины. Показано, что использование параметров Рb позволяет определить значения КА
 0 limB для
 многих примесей в металлах-растворителях W, V, Zr выражениями, аналогичными известным, но без
 введения температур плавления элементов. Розглянуто зв'язки між рівноважними коефіцієнтами розподілу домішок КА
 0 limB у ряді систем елементів IV-VI групи
 ПСЕ і параметрами Рb, що містять енергії іонізації, зарядні числа атомів і інші величини. Показано, що використання
 параметрів Рb дозволяє визначити значення КА
 0 limB для багатьох домішок в металах-розчинниках W, V, Zr виразами,
 аналогічними відомим, але без введення температур плавлення елементів. Communications between the equilibrium distribution coefficients OF impurities КА
 0 limB in some elements of the IV-VI
 group in periodic table and the Rb parameters, containing energies of ionization, charge numbers of atoms and other data, are
 considered. It is shown, that the use of the Rb parameters allows to define the values КА
 0 limB for many impurities in the metalssolvents
 W, V, Zr by known expressions, but without introduction of temperatures of melting of elements. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Чистые материалы и вакуумные технологии О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ Про рівноважні коефіцієнти розподілу домішок у елементів IV-VI груп ПСЕ About equilibrium distribution coefficients of impurities at elements of the IV-VI groups in periodic table Article published earlier |
| spellingShingle | О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ Осипов, А.Д. Чистые материалы и вакуумные технологии |
| title | О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ |
| title_alt | Про рівноважні коефіцієнти розподілу домішок у елементів IV-VI груп ПСЕ About equilibrium distribution coefficients of impurities at elements of the IV-VI groups in periodic table |
| title_full | О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ |
| title_fullStr | О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ |
| title_full_unstemmed | О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ |
| title_short | О равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов IV-VI групп ПСЭ |
| title_sort | о равновесных коэффициентах распределения примесей у элементов iv-vi групп псэ |
| topic | Чистые материалы и вакуумные технологии |
| topic_facet | Чистые материалы и вакуумные технологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81323 |
| work_keys_str_mv | AT osipovad oravnovesnyhkoéfficientahraspredeleniâprimeseiuélementovivvigrupppsé AT osipovad prorívnovažníkoefícíêntirozpodíludomíšokuelementívivvigruppse AT osipovad aboutequilibriumdistributioncoefficientsofimpuritiesatelementsoftheivvigroupsinperiodictable |