Немонотонная структурная эволюция в неравновесных сплавах на основе палладия, индуцированная водородом (1104110), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Подчеркнем, что после всехнасыщенийсопряженныеи всех дифракционных максимумов, как направления скачков, как иснимиизмененияинтенсивностисоставляющих,имеютявностохастический характер и направлены в разные стороны. Это означает, что направленияскачков определяются перемещенями как вакансий, так и водорода.
В целом можносказать, что в системе происходят стохастические процессы переброса системы от однихсоставляющих к другим и изменения соотношения интенсивности компонент. Данные,представленные в таблице II,отчетливо демонстрируют тот факт, что положениясоставляющихмаксимумовдифракционныхиихсмещенияв2ϑ-пространстведействительно носят дискретный характер.При анализе зависимости от времени среднего значения <2ϑ>, показанной впоследнем столбце табл.II, обращает на себя внимание несколько важных обстоятельств.Во-первых, оказалось, что по завершении роста <2ϑ>, связанного с уменьшением периодарешетки и увеличением эффекта упругого сжатия, обнаруживаются небольшие колебания<2ϑ>.
Поскольку период решетки матрицы определяется концентрацией в ней компонент,эти колебания могут быть связаны с перемещением водорода и вакансий между матрицейи дефектными комплексами. В конечном счете, это означает, что дефектные комплексымогут рассматриваться как своеобразные образования динамического характера, т.е. какдинамические ловушки. Во-вторых, рассмотрение временной зависимости положений17максимумов составляющих – компонент указывает на прыжковый механизм измененийположений составляющих со временем, свидетельствующий о стохастическом перебросесистемы от одних составляющих к другим, который сопровождается изменениемсоотношения интенсивности компонент. В-третьих, обнаружено, что положение границинтервалов, в которых размещаются группы-столбцы составляющих дифракционныхмаксимумов остаются практически неизменным как после 1-го, так и 6-го насыщениясплава водородом.Это, на наш взгляд, свидетельствует о том, что дополнительноенасыщение приводит лишь к слабым изменениям многодолинной структуры для этогодифракционного максимума.Таким образом можно заключить, что общий характер трансформаций послекаждогоизактовтрансформированиегидрогенизациидифракционныходнофазное и обратно, ирелаксации.Однакоодинаков.максимумовВоизвсехслучаяхмногофазногоимеломестосостояниявявно просматривался стохастический характер процессадеталиэтихтрансформацийзависятиотсостояния,предшествовавшего гидрогенизации.
Было также установлено, что и для исходногосостояния максимумы составляющих расположены в той же единой системе групп. Этоозначает, что многодолинная структура возникает уже в исходном состоянии и не оченьсильно меняется в дальнейшем.Итак, приведенные данные показывают, что положения максимумов составляющихдифракционных пиков сплавов Pd-Mo-H и Pd-Ta-H распределены в 2ϑ- пространствеквазидискретно. Это может быть связано с тем, что распределение термодинамическогопотенциала в обратном пространстве носит многодолинный характер.
Посколькувероятность появления структур, соответствующих минимумам такого рельефа, намноговыше, чем для его максимумов, то в эксперименте проявляются только структуры,отвечающие минимумам. В результате и обнаруживается дискретная зависимостьположений максимумов составляющих от угла дифракции 2ϑ.Другая сторона обнаруженного явления – некоторое различие структурнойэволюции в различных кристаллографических направлениях, может быть связана с тем,чтоисходная кристаллическая структура преобразуется в конечную, через рядпромежуточных метастабильных состояний.
Одной из наиболее распространенныхтрансформаций такого рода является образование одномерных длиннопериодныхструктур. Важной чертой является существенная зависимость картины эволюции такихструктур от типа соответствующих дифракционных максимумов, что и наблюдается вданной работе.18Еще одна особенность поведения исследованных сплавов состоит в том, что на всехстадиях исследования дифракционные максимумы (или их составляющие) сохраняют, какправило, малую ширину.
Это связано с тем, что вследствие сравнительно небольшогочиславозможныхметастабильныхсостоянийэволюциясистемысводитсякскачкообразным переходам между ними, что приводит не к уширению дифракционныхмаксимумов, а к их трансформации в многопиковые образования и к трансформации этихобразований. В результате все изменения, обусловленные перемещениями атомовводорода и вакансий, происходящими не только между дефектными областями иматрицей, но и между ОКР различных фаз, сводятся к прыжкам системы между этимидолинами. Это формирует многопиковую структуру дифракционных максимумов, ширинакоторых задается размерами и дефектными структурами ОКР соответствующих фаз, слабоизменяющимися со временем.Представленные выше данные позволяют предложить следующую модель дискретнойстохастической структурной эволюции. Система теряет свою устойчивость после закачкиводорода, индуцирования вакансий и формирования новой дефектной структуры.Рассматриваемая система характеризуетсясуществованием в ней многодолиннойструктуры термодинамического потенциала в обратном пространстве, для которойэнергетически выгодным после гидрогенизации оказываетсямногофазный распад.Указанная многодолинная структура содержит счетное множество локальных минимумов,разделенных барьерами, и этим минимумам отвечают долгоживущие состояния.
Именномежду этими минимумами вследствие миграции водорода и вакансий и происходитперепрыгивание фаз от одной группы к другой. Сложность характера структурныхпревращений связана с тем, что скорости таких процессов, как выход водорода иливакансий (из твердого раствора и/или комплексов водород-дефект,как небольших(водород-вакансия), так и более крупных (типа H-D-M-V-комплексов)) различны, иименно это обстоятельство определяет различный характер трансформирования разныхсоставляющихдефектнойструктуры.Колебательныйхарактеррассматриваемыхпроцессов обусловлен разнесенностью во времени максимумов неустойчивости областейматрицы и дефектных областей.
Приобретение же в процессе эволюции дифракционнымимаксимумами «многопикового» характера связано с тем, что в процессе эволюциисистема за счет миграции вакансий и водорода каждый раз (в различные времена) быстропереходит («сваливается») от одной группы долгоживущих состояний к другой.Нерегулярность (стохастичность) указанного выше процесса релаксации определяетсятем, что он обусловлен более чем тремя факторами (концентрация водорода, вакансий и19дефектных комплексов), определяющими этот процесс, а также с фрактальнымхарактеромраспределениямногодолинногосинергетического(неравновесного)потенциала в обратном пространстве.ВЫВОДЫ1. Впервые на примере сплавов Pd-Ta (7 ат.% Ta) и Pd–Мо (5 ат.% Mo) обнаруженадискретная зависимость положений составляющих дифракционных максимумов отугладифракции,свидетельствующаяодискретнойэволюцииструктурывгидрогенизированных сплавах.2. Впервые на примере сплавов Pd-Ta и Pd -Mo обнаружено, что гидрогенизция приводитк индуцированию аномально высокой концентрации вакансий в твердых растворах, врезультате чего вакансии вслед за водородом поглощаются дефектными комплексами,формируяводород-дефект-металл-вакансии-комплексы.Удельныйобъемтакихкомплексов меньше, чем матрицы, что и позволяет последовательно объяснить сжатиекристаллической решетки по нормали к поверхности после гидрогенизации.3.
Показано, что характерными чертами и ключевыми факторами немонотоннойструктурной эволюции для сплавов Pd-Ta-H и Pd –Mo-H являются:а) многофазный распад системы после гидрогенизации;б)апериодическоеизменениеколичестваиструктурныххарактеристиксосуществующих фаз;в) дискретный (прыжковый) характер эволюции структуры;г) существование многодолинной структуры термодинамического потенциала вобратном пространстве уже в исходном состоянии и незначительная ее корректировкапри гидрогенизации и последующей релаксации;д) возникновение после гидрогенизации аномально высокой концентрации вакансий,высокой концентрации водород-дефект-металл-вакансии комплексов иводород-вакансии-комплексов.4.
Обнаружены одновременные и одинаковые по знаку изменения величин <a0 > и <σ>при больших временах релаксации сплава Pd-Mo-H, свидетельствующие о протеканиив гидрогенизированных сплавах кооперативных процессов миграции вакансий междуматрицей и дефектными комплексами.5. Разработана новая модель немонотонной структурной эволюции гидрогенизированныхсплавов, главными особенностями которой является:20а) потеря устойчивости системы вследствие закачки в нее водорода, индуцированияаномально высокой концентрации вакансий и формирования новой дефектнойструктуры;б) многофазный распад после гидрогенизации в силу его энергетической выгодности вмногодолинной системе;в) дискретный (прыжковый) характер перестройки структуры системы в процессеэволюции;г) непрерывная перестройка дефектной структуры в процессе релаксации системы засчет миграции водорода и вакансий, возникновения и трансформирования дефектов;д) сложный характер измененияустойчивости возникшей системы и ее частей(ансамбля дефектных областей и матрицы) со временем, обусловленный различиемскоростей процессов, указанных выше;е) разнесенность во времени максимумов неустойчивости областей матрицы идефектных областей, приводящая к колебательному характеру рассматриваемогопроцесса.Список научных статей и тезиов докладов на международныхконференций по диссертации1.В.М.
Авдюхина, А.А. Кацнельсон, Г.П. Ревкевич, Хан Ха Сок, А.В. Седлецкий, А.А.Анищенко, А.А. Сидорчук //Стохастический характер структурной эволюции внасыщенных водородом сплавах Pd-M (на примере Pd-Ta)// Inter. J.for AlternativeEnergy and Ecology, 2000, 1, 11-26.2.В.М. Авдюхина, А.А. Анищенко, А.А. Кацнельсон, Г.П. Ревкевич //Особенностиструктурных превращений при релаксации неравновесной системы Pd-Mo-H//Перспективные Материалы, 2001, №6, с.12-23.3.В.М. Авдюхина, А.А.
Анищенко, А.А. Кацнельсон, Г.П. Ревкевич //Немонотонныйхарактер релаксационных процессов в гидрогенизированном сплаве Pd-Mo-H//Перспективные материалы 2002, №4, с.5-17.4.В.М.Авдюхина,А.А.Анищенко,А.А.Кацнельсон,Г.П.Ревкевич//Рентгенкинетическое изучение структурной релаксации сплавов после насыщенияводородом// Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2003, 69,№9, с. 25-34/5.В.М. Авдюхина, А.А. Анищенко, А.А. Кацнельсон, А.И. Олемской, Г.П. Ревкевич//Дискретный характер немонотонных структурных превращений в системе Pd-Ta-Hпри релаксации// Вест. Моск.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
