Оствальдівське дозрівання нанодисперсних фаз в металевих сплавах

R. D. Vengrenovich, B. V. Ivanskii, M. O. Stasyk, S. V. Yarema, A. V. Moskaliuk, I. I. Panko, V. I. Kryvetskyi, I. V. Fesiv

Анотація


В огляді проведено аналіз кінетики оствальдівського дозрівання нанодисперсних фаз в металевих сплавах, за умови, що ріст (розчинення) наночастинок зміцнюючої фази контролюється одночасно матричною дифузією, дифузією вздовж дислокаційних трубок і швидкістю переходу атомів через міжфазну границю розділу (вагнерівський механізм росту). Встановлено, що загальною закономірністю різних механізмів росту (розчинення) наночастинок в процесі дозрівання є їх не поодинока дія, а одночасна. Кількість задіяних механізмів росту (один, два, три) залежить від багатьох факторів, зокрема: хімічного складу нанодисперсної фази, умов експлуатації (зміни механічних навантажень, температурних режимів, зовнішнього середовища), технологічних умов синтезу тощо. Показано, що коли ріст (розчинення) наночастинок в процесі оствальдівського дозрівання контролюється одночасно коефіцієнтом матричної дифузії  і коефіцієнтом дифузії вздовж дислокацій , то відповідна функція розподілу частинок за розмірами залежить від одного параметру , який змінюється в межах , де  – визначає співвідношення між дифузійним  і дислокаційним  потоками. У випадку, коли одночасно діють три механізми росту (розчинення), загальний потік , який відповідає масообміну між частинками і матрицею, складається із трьох частин: , де кінетична складова  визначається кінетичним коефіцієнтом . Тоді відповідна функція розподілу наночастинок за розмірами залежить від двох параметрів  і , які визначають співвідношення між дифузійним ( ) і кінетичним  потоками ( ). Можливість реалізації на практиці пропонованих механізмів росту наночастинок в процесі оствальдівського дозрівання може бути підтверджена або спростована шляхом порівняння експериментальних і теоретичних даних. Приведені в огляді результати співставлень експериментальних гістограм з теоретично розрахованими кривими вказують на реалістичність пропонованих механізмів укрупнення наночастинок дисперсних фаз в процесі дозрівання.


Ключові слова


наночастинка, оствальдівське дозрівання, теорія Ліфшица-Сльозова-Вагнера, нанокристал, кластер, функція розподілу за розмірами

Посилання


U. Hartmann, A Charm of Nanotechnology (BINOM, Laboratory of Knowledge, Moscow, 2008).

W. Ostwald, Zs. Phys. Chem. 34, 495 (1900).

I. M. Lifschitz, V. V. Slezov, J. Exper. & Theor. Phys. 35, 479 (1958).

I. M. Lifshits, V. V. Slesov, J. Phys. & Chem. Solids 19 (1/2), 35 (1961).

C. Wagner, Zeitschrift für elektrochemie 65 (7), 581 (1961).

V. V. Slezov, Solid State Physics 9, 1187 (1967).

H. O. K. Kirchner, Metall. Trans. 2, 2861 (1971).

B. K.Chakraverty, J. Phys. Chem. Solids 28, 2401 (1967).

R. D. Vengrenovich, Ukr. J. Phys. 22, 219 (1977).

H. Kreye, Zs. Metallkunde 61 (2), 108 (1970).

A. J. Ardell, Acta Metall. 20, 602 (1972).

R. D. Vengrenovich, Phys. Metal. & Metal, Studies. 39 (2),436 (1975).

R. D. Vengrenovich, Yu. V. Gudyma, S. V. Yarema, Phys. Metal. & Metal, Studies. 91, 16 (2001).

R. D.Vengrenovich, Yu. V.Gudyma, S. V. Yarema, Scripta Materialia 46, 363 (2002).

A. V. Koropov, Sci. Bull. of Sumy Univ. Series: Physics, Mathematics, mechanics 6, 01025 (2014).

A. V. Koropov, Sci. Bull. of Sumy Univ. Series: Physics, Mathematics, mechanics 93, 49 (2006).

A.V. Koropov, Solid State Phys. 50, 2093 (2008).

A.V. Koropov, J. Nano- & Electronic. Phys. 2, 31 (2010).

A.V. Koropov. J. Exper. & Theor. Phys. 81, 83 (2011).

A. Markworth, Metall. Trans 4, 2651 (1973).

P. N. Ostapchuk, V. V. Slezov, V. V. Sagalovich, Physics of Radiation Damages and Radiation Material Studies. 28, 27 (1983).

A. V. Koropov, V. V. Slezov, V. V. Sagalovich, Surface. Physics, Chemistry & Mechanics 2, 63 (1982).

A. M. Gusak, G. V. Lutsenko, Physics of Metals and Newest Technologies 25, 381 (2003).

M. O. Pasichnyi, A. M. Gusak, Physics of Metals and Newest Technologies. 27, 1001 (2005).

R. D. Vengrenovich, B. V. Ivanskii, A. V. Moskalyuk, J. Exper. & Theor. Phys. 131, 1040 (2007).

R. D.Vengrenovich, B. V. Ivanskii, A.V. Moskalyuk, [end etc.], Mass Transfer – Advanced Aspects, edited by Hironory Nakajama (In Tech – Open Access Publisher,Croatia, 2011).

R. D. Vengrenovich, B. V. Ivanskii, I. I. Panko, M. O. Stasyk, J. Phys. Chem. C. 117, 13681 (2013).

R. D. Vengrenovich, B. V. Ivanskii, A. V. Moskalyuk, Ukr. J. Phys. 11, 1102 (2008).

R. D. Vengrenovich, Acta Metall. 20, 1079 (1982).

B. V. Ivanskii, A. V. Moskalyuk, S. V. Yarema, I. I. Panko, M. O. Stasyk, ISRN Nanomaterials 2013, 8 (2013).

R. D.Vengrenovich, Yu. V. Gudyma and, S. V. Yarema, Scripta Materialia 46, 363 (2002).

T. Philippe, P. W. Voorhees, Acta Materialia 61, 4237 (2013).

H. Y. Jian, K. R. Elder, G. Hong, G. Martin, Phys. Rev. B. 47, 14110 (1993).

S. A.Kukushkin, D. A. Grigoriev, J. Phys. & Chem. Solids 61, 1337 (2000).

I. L.Maksimov, P. Y. Gubanov, Philosophical Magazine Letters 88, 115 (2008).

A. V. Koropov, J. Nano- Electron. Phys 4, 03013 (2012).

S. Sapra, D. D. Sarma, Phys. Rev. B. 69, 125304 (2004).

R. Viswanatha, H. Amenitsch, D. D. Sarma, J. Am. Chem. Soc. 129, 4470 (2007).

R. Viswanatha, P.K. Santra, C. Dasgupta, D. D. Sarma, Phys. Rev. Lett. 98, 255501 (2007).

A. K. Simonyan, J. Contemp. Phys. 48, 220 (2013).

R. D.Vengrenovich, B. V. Ivanskii, I. I. Panko, Yu. M. Kushnir, V. I. Kryvetskyi, J. Contemp. Phys. 49, 158 (2014).

S. Gwo, Ch.P. Chou, Ch.L. Wu etc. Phys. Rev. Lett. 90, 185506 (2003).

R. D. Vengrenovich, B. V. Ivanskii, A. V. Moskalyuk, Opto-electronics review 18, 168 (2010).

R. D. Vengrenovich, B. V. Ivanskii, S.V. Yarema, I.I. Panko, M.O. Stasyk, A.V. Moskalyuk, Applied Optics 53, B87 (2014).

G. M. Novotny, A. J. Ardell, Material Science and Engineering A. 318, 144 (2001).

J.P .Stobrawa, Z. M. Rdzawski, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 15, 21 (2006).

B. A. Pletcher, K. G. Wang, M. E. Glicksman, Acta Materialia 60, 5803 (2012).


Повний текст: PDF PDF (English)
7 :: 20

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.