Анотація до роботи:

Кудін В.Г. Фазовий склад та властивості багатих на нікель сплавів системи Ni-B з елементами ІІІ-V груп. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 — фізика твердого тіла. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2009

Методом калориметрії досліджені ентальпії змішування сплавів подвійних систем Al–B, Ni–C(Ga). Вперше встановлено концентраційні залежності ентальпій змішування розплавів в перерізах потрійних систем Ni–B–Me (Me — Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta) з Х_Ni:Х_В = 3:1 при 1800 К. Встановлено, що рідкі сплави вивчених систем характеризуються значними екзотермічними ентальпіями змішування. Проведено моделювання термодинамічних властивостей потрійних розплавів Ni–B–С(Mе) із аналогічних даних для подвійних граничних систем. За допомогою пакету прикладних програми Thermocalc розраховані фазові рівноваги в потрійній системі Ni–B–С при 900 С. Встановлено, що всі перерізи квазібінарні.

Методом диференційно–термічного, рентгено- і мікроструктурного аналізів досліджені сплави потрійних систем Ni–B–C, Ni–B–Me (Me — Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn), одержані в індукційній печі та реакційним синтезом при високому тиску (7,7 ГПа і 1200 С). Фазові поля в багатій на нікель області концентрацій системи Ni–B–C формують двофазні рівноваги між вуглецем та боридом Ni₃B або Ni₂B. Встановлено, що в досліджених сплавах потрійних систем Ni–B–Me утворюються t-фази із структурою типу Cr₂₃C_6. Визначені кристалічні структури всіх одержаних t-фаз.

Вивчена термічна стійкість ряду боридів і t-фази Ni₂₀Al ₃B₆ на повітрі. Встановлено, що вони стійкі до 500 і 1000 С, відповідно.

1. Методом калориметрії вперше досліджені термодинамічні властивості розплавів потрійних систем Ni–B–Me (Me = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) променевих перерізів із X_Ni/X_B = 0,75/0,25. Показано, що сплави цих систем характеризуються сильними взаємодіями між різнойменними атомами.

2. Розроблено алгоритми розрахунку термодинамічних властивостей розплавів подвійних тугоплавких систем метал–бор в рідкому стані. Використовуючи власні і літературні дані для граничних систем, змоделювані термодинамічні властивості вивчених потрійних розплавів Ni–B–С(Ме). Встановлено, що вони узгоджуються із експериментальними даними.

3. На основі достовірних термодинамічних властивостей сплавів і за допомогою пакету програм Thermocalc змодельований ізотермічний переріз діаграми стану потрійної системи Ni–B–С (при атмосферному тиску та 900 С). Встановлено, що він корелює із експериментально дослідженим.

4. Методами індукційної плавки та реакційного спікання при тиску 7,7 ГПа та 1200 С синтезовані багаті на нікель сплави систем Ni–B–C (Ме), де Me–Ti, Zr, Hf, Nb, Al, Ga, Ge, Sn. В результаті дослідження цих сплавів методами рентгенівського фазового, мікроструктурного і локального рентгеноспектрального аналізів вперше побудовано фрагменти ізотермічних перерізів (понад 70 ат. % Ni ) діаграми стану системи Ni–B–C. Показано, що фазові поля в дослідженій області діаграми стану при 900^oC і атмосферному тиску формують рівноваги між вуглецем та боридами Ni₃B, Ni₂B. При високому тиску утворюються тверді розчини (Ni₃B)_1-xC_x та Ni_1-xC_x, області гомогенності яких витягнуті до 10 та 18 ат. % С відповідно.

5. За результатами рентгенівського фазового, диференційно-термічного та мікроструктурного аналізів побудовано діаграму стану квазібінарного перерізу Ni₃B–C. Встановлено, що ця діаграма стану простого евтектичного типу з евтектикою складу 17 ат. % С та температурою плавлення 1010 С.

6. Показано, що повністю впорядкований стан реалізується в t-фазах Ni₂₀Al₃B₆ і Ni₂₀Ti₃B₆, синтезованих методом індукційної плавки. Борид складу Ni₂₀Al₃B₆ слід розглядати як новий структурний тип (надструктуру ІІ роду до структурного типу Cr₂₃C₆ ).

7. Показано, що потрійний борид Ni₂₀Al₃B₆ виявляє високу термічну стійкість на повітрі (він не окиснюється до 1000 С), а тверді розчини вуглецю на основі нікелю та бориду Ni₃B являються каталізаторами синтезу синтетичних алмазів. Оцінена схильність сплавів системи Ni–B–С до аморфізації, яка добре узгоджується з експериментальними даними.

Публікації автора:

1. Кудін В.Г., Термостійкість до окиснення порошків TiN, TiС, TiB₂ /В.Г.Кудін, В.А. Макара //Вісник Київського університету, серія фізико-математичні науки. —2000.–Вип. №7,–С. 22-25. Підготовка зразків, обробка результатів, написання статті.

2. Кудін В.Г.Взаємодія в рідких сплавах систем алюміній(кремній)-бор /В.Г.Кудін, В.А. Макара, В.С. Судавцова //Порошковая металлургия. –2001.–№ 1/2.–С. 79-84. Проведення експериментів, обробка результатів, участь в обговоренні.

3. Кудин В.Г. Термодинамические свойства сплавов систем металл-бор /В.Г.Кудин, В.А. Макара //Неорганические материалы —2002–т. 38, № 3, С. 280–284. Проведення експериментів, обробка результатів, участь в обговоренні і написанні статті.

4. Кудін В.Г. Фазові рівноваги в системах W(Si, Ni, Ti)-B-C /В.Г.Кудін, В.А. Макара //Вісник Київського університету, серія фізико-математичні науки. — 2002.–Вип. № 2,–С. 405-407. Критичний огляд літературних даних. Проведення розрахунків.

5. Кудін В.Г. Стійкість до окиснення порошків В, W₂B₅, WC /В.Г.Кудін, В.А. Макара //Порошковая металлургия.–2004.–№ 1/2.–С. 78-82. Підготовка зразків, обробка результатів, написання статті.

6. Даниленко В.М.,Термодинамічний розрахунок системи нікель-вуглець. І. Перше наближення / В.М. Даниленко, В.Г.Кудін, В.С. Судавцова // Сб.Трудов “Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении”. Киев: Институт Проблем Материаловедения им. И.Н.Францевича, 2003.– Вып. 6.–С. 175-178. Критичний огляд літературних даних. Проведення розрахунків.

7. Кудін В.Г.Термодинамические свойства и фазовые равновесия в тройной системе Ni-B-C /В.Г.Кудин, В.А. Макара //Металлы.–2004. –№ 5.–С. 88-92. Підготовка зразків, обробка результатів, участь в написанні статті.

8. Кудин В.Г. Термодинамические свойства сплавов систем металл-углерод /В.Г.Кудин, В.А. Макара //Неорганические материалы–2005.–т. 41, № 6. — С. 682 - 686 Підготовка зразків, обробка результатів, участь в написанні статті.

9. Кудин В.Г. Термодинамические свойства сплавов систем металл-бор / В.Г.Кудин, В.А. Макара , В.С. Судавцова //Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий: междун. конф., 18-24 сент. 2000: тезисы докл.- -Кацивели, Украина- C. 259

10. Kudin V.G.Simulation of tye phase diagrams state in ternary M-B-C, M₁-M₂-B(C) systems/ V.G. Kudin, V.A. Makara//Phase Diagrams in Materials Science: 6-th Intern. School-Conf. 14-20 Oct. 2001: abstracts.-Kiev, Ukraine, p. 155.

11. Кудин В.Г. Термодинамические свойства сплавов двойных и тройных систем, содержащих Al, B, C, Si /В.Г.Кудин, В.А. Макара //ХIV Всерос. конф. по химической термодинамике, Санкт-Петербург, Россия, 1-5 июля 2002: тезисы докл.- с. 243-244.

12. Макаrа V. А. Interaction in phases of ternary Fe(Co. Ni) -B-C systems / V.А. Makara, V.G. Kudin // Science for Materials in the Eron-Tien of Centures: Advantages and Challenges: іntern. сonf., 4-8 Nov.2002:abstracts.- Kijv, Ukraine- p. 44-45.

13. Кудин В.Г. Фазовые равновесия в системе Ni-B-C /В.Г.Кудин, В.А. Макара // Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий (МЕЕ’2004) : междун. конф., 13-17 сент. 2004: труды, Кацивели - Понизовка, Автономная республика, Крым, Украина.–С. 38.

14. Kudin V.G. Diagram state of system Ni-B-C and structure of Phases / V.G. Kudin, V.Ya. Markiv, V.A. Makara//IХ Міжнар. конф. з кристалохімії інтерметалічних сполук, Львів, 20–24 вересня 2005: тези доп.–P. 134

15. Кудин В.Г. Термическая стабильность на воздухе порошкообразных Ni₃B, Co₃B, CrВ /В.Г.Кудин, В.А. Макара //Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий (МЕЕ’2006) : междун. конф., 18-22 сент. 2006: труды., Большая Ялта, Жуковка, Автономная республика, Крым, Украина.–С. 184.

16. Kudin V.G. Interaction in melts. Ni-Ga-B / V.G. Kudin, V.A. Makara//XVI Международная конференция по химической термодинамике. 1-6 июля 2007: тезисы докл. Россия, Суздаль.–р.346

17. Kudin V.G. Thermodynamic properties of alloys of ternary Ni-B-Me systems / V.G. Kudin, V.A. Makara, V.S. Sudavtsova //HighMatTech-2007: іntern. сonf.,15-17 October 2007: рroc.- Kiev, Ukraine.–P. 140.

18. Кудін В.Г. Термодинамічні властивості розплавів систем М-В / В.Г.Кудін, В.А. Макара , О.А. Бєлобородова, В.С. Судавцова // Сучасні проблеми фізики твердого тіла: міжнар. конф., 2-4 жовтня 2007: тези доп.- Київ. –С. 230-231.

19. Kudin V.G. Thermodynamic properties of alloys of ternary systems Ni-B-M / V.G. Kudin, V.A. Makara, V.S. Sudavtsova, Yu.V. Lagodiuk, N.G. Kobylinskaya // Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий: междун. конф., 22-26 сентября 2008, Большая Ялта, Жуковка, автономная республика Крым, Украина.

20. Кудін В.Г. Багата на нікель область діаграми стану системи Ni–B–C при тиску 8 ГПа та температурі 1200С/В.Г.Кудин, О.С. Осіпов, Н.М. Білявина, В.Я.Марків, В.А. Макара // Сучасні проблеми фізики твердого тіла: міжнар. конф., 2-4 жовтня 2007: тези доп.- Київ.–С. 220-221.

21. Кудін В.Г., Макара В.А. /В.Г.Кудин, О.С. Осіпов, Н.М. Білявина, В.Я.Марків, В.А. Макара// Синтез потрійних боридів (Ni,Me)₂₃B₆ за методом реакційного спікання в умовах високого тиску/ Сучасні проблеми фізики твердого тіла: міжнар. конф., 2-4 жовтня 2007: тези доп.- Київ.–С. 200-201.