Анотація до роботи:

Татаренко В.А. Конфігураційні ефекти розмірної невідповідності і блокування атомів у нестехіометричних фазах втілення й заміщення. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. — Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, 2002.

Захищаються наукові положення (відповідні результати і висновки), сформульовані на основі понад 50 опублікованих наукових праць, у котрих розвинуто напівфеноменологічну модель взаємодій атомів втілення або заміщення в їхніх твердих розчинах (нестехіометричних фазах) на основі ГЦК-, ОЦК(ОЦТ)- або ГЩУ-решіток. Розраховані енергетичні параметри застосовано в статистичній термодинаміці розчинів втілення або заміщення, що упорядковуються (розпадаються), і для вивчення особливостей розсіяння випромінювань такими (спотвореними) розчинами, а також атомної дифузії в них. Показано, що далекодія деформаційних ефектів, індукованих точковими дефектами в кристалі, обумовлює (вперше враховану в даній роботі) неаналітичність опису в оберненому просторі взаємодії точкових дефектів втілення і заміщення, параметрів близького порядку і спинодального розпаду, а також картин дифузного розсіяння випромінювання в недосконалому кристалі; анізотропія цих характеристик в окрузі «вузла» оберненого простору кристалічної решітки (внаслідок анізотропії її пружності й асиметрії позицій, що займаються дефектами) є необхідною (але не достатньою!) ознакою зазначеної далекосяжності і неаналітичності відповідних дисперсійних залежностей (від хвильового вектора), пов’язаної з дискретністю будови і скінченністю (обмеженістю) розмірів кристала з дефектами, а також із відсутністю їх непрямої самодії через поля статичних спотворень. Уперше проведений спільний розгляд деформаційної і «електрохімічної» взаємодій продемонстрував, що вклад температурозалежних ефектів розмірної невідповідності може бути визначальним і дає цілий ряд якісно нових результатів у порівнянні з розглядом тільки «електрохімічної» взаємодії точкових дефектів заміщення і втілення при статистичному описі ізоструктурного розпаду, далекого порядку, лауевської дифракції і дифузного розсіяння випромінювання в їхніх твердих розчинах на основі ГЩУ-, ГЦК- і ОЦК-кристалів, а також у нестехіометричних фазах втілення–заміщення металооксидів, субгідридів, нітридів, карбідів і ін. Встановлено, що відомий ефект «блокування» втіленими атомами сусідніх однотипних позицій втілення може бути обумовлений перевагою над деформаційним «притяганням» у перших координаційних сферах «електрохімічного» «відштовхування» втілених домішкових атомів, а урахування конфігураційних ефектів розмірної невідповідності і блокування атомів спричиняє необхідність модифікування наявного статистико-термодинамічного опису навіть слабких неупорядкованих твердих розчинів із рівномірним просторовим розподілом атомів і, зокрема, призводить до нового типу залежності їхньої ентропії від складу і будови. Кількісно обгрунтовано, що визначальним чинником наявності і взаємодії надлишкових вакансій у твердих розчинах (фазах) втілення є домінування структурно-ентропійних (конфігураційних) і розмірних (енергетичних) ефектів відповідно, а стабільності однорідного розподілу і дифузії компонентів (тобто неметалевих атомів і вузельних вакансій у металах) — «конкуренція» цих ефектів.

Ключові слова:

I. «Далекосяжність» деформаційних ефектів, індукованих точковими дефектами в кристалі, обумовлює (уперше послідовно враховану в даній роботі) неаналітичність опису в оберненому просторі взаємодії точкових дефектів втілення і заміщення, параметрів близького порядку і спинодального розпаду, а також картин дифузного розсіяння випромінювання в недосконалому кристалі. Анізотропія цих характеристик в окрузі «вузла» оберненого простору кристалічної решітки (внаслідок анізотропії її пружності й асиметрії позицій, що займаються дефектами) є необхідною (але не достатньою!) ознакою указаної «далекосяжності» і неаналітичності відповідних дисперсійних залежностей (від хвильового вектора), пов’язаної з дискретністю будови і скінченністю (обмеженістю) розмірів кристала з дефектами, а також із відсутністю їх непрямої «самодії» через поля статичних спотворень.

Для доведення цього положення в дисертації:

1. У рамках розвиненої моделі кристала з точковими дефектами, що враховує реалістичний далекосяжний характер міждефектної взаємодії і деформаційні ефекти, обумовлені дефектами, досліджено співвідношення інваріантності (щодо перетворень симетрії системи) мікроскопічних параметрів ефективної взаємодії дефектів у прямому просторі і сформульовано прості правила перетворення відповідних фур’є-компонент в оберненому просторі.

2. Проведено симетрійний аналіз матриць енергій і векторів сил ефективних парних взаємодій атомів втілення в кристалах із моноіонним базисом. Цей аналіз дозволив уперше визначити аналітично власні значення і власні вектори матриць фур’є-компонент енергій такої взаємодії між атомами на октаедричних або тетраедричних міжвузлях ГЩУ-кристала для всіх симетрійних точок і напрямків, а також деяких (t, r, d і d) площин симетрії в його 1-й зоні Бриллюена, що має важливе значення, тому що відкриває можливість реалістичного вибору моделі (завбачення характеру) взаємодії на основі вже безпосереднього порівняння її з експериментальними даними про просторовий розподіл атомів на міжвузельних підрешітках.

3. Визначено, що «поляризації» статичних флуктуаційних хвиль концентрації втілених атомів на двох октаедричних або чотирьох тетраедричних підрешітках міжвузлів ГЩУ-кристала не залежать від енергетичних параметрів ефективних парних міжатомних взаємодій для всіх симетрійних точок, відповідно всіх або тільки двох (T і T) напрямків симетрії, а у випадку октаедричних міжвузлів — і для деяких (t, r, d і d) площин симетрії в 1-й зоні Бриллюена ГЩУ-решітки вузлів. Це істотно спрощує передбачення і структурний аналіз можливих упорядкованих розподілів атомів втілення.

4. З урахуванням характеристик динаміки кристалічної решітки в квазігармонічному наближенні і з застосуванням напівемпіричних апроксимацій для міжатомних потенціалів у рамках методу решіткової статики (Мацубари–Кривоглаза–Канзакі) розвинуто напівфеноменологічну схему обчислення мікроскопічних (енергетичних і силових) параметрів деформаційної і «електрохімічної» взаємодій, а також енергій втілення атомів домішки у вузлах, октаедричних або тетраедричних міжвузлях ГЦК-, ОЦК(ОЦТ)- або ГЩУ-метала, що дозволяє враховувати (нецентральний) характер і фактичний радіус дії (короткосяжної) парної взаємодії домішкових атомів з іонами металу-розчинника. Тим самим відомі моделі (М.О. Кривоглаза, А.Г. Хачатуряна, М.С. Блантера зі співавторами) доповнено, відповідно модифіковано і поширено на нові об’єкти дослідження.

5. Вперше чисельно продемонстровано, що (на відміну від фур’є-компонент енергій короткосяжної «електрохімічної» взаємодії втілених атомів) навіть поблизу центру зони Бриллюена ізоенергетичні поверхні фур’є-компонент для далекосяжної деформаційної взаємодії домішкових атомів втілення (як і заміщення) у ГЦК-, ОЦК- або ГЩУ-металі не є сферами, а самі ці фур’є-компоненти неаналітичні в центрі зони Бриллюена і мають у ньому розрив 1-го роду, що з необхідністю обумовлено відповідно плавним спадом неоднорідної і «далекосяжністю» однорідної компонент анізотропних векторних полів статичних спотворень, індукованих домішковими атомами у відсутності їх непрямої (деформаційної) «самодії», в пружно-анізотропному кристалі розчинника скінченних розмірів.

6. У рамках розробленого підходу, що заснований на спільному урахуванні взаємної далекодії точкових дефектів, обумовленої індукованими ними деформаційними ефектами, у кристалах і її калібрування з виключенням ефекту деформаційної «самодії» дефектів самих на себе, проаналізовано наслідки неаналітичності, що з’являється в законі дисперсії взаємодії між точковими дефектами, котрі зводяться до простого, але необхідного модифікування теоретичної схеми обчислення, що забезпечує можливість коректного опису в рамках уже наявних сучасних методів (неаналітичних) характеристик таких явищ, як дифузійна кінетика релаксації, спинодальний розпад, дифузне розсіяння випромінювань у неупорядкованих твердих розчинах, зокрема, в умовах сингулярного характеру кореляційних ефектів у випадкових полях статичних зміщень, за допомогою відповідного урахування дискретності будови і скінченності розмірів пружно-анізотропного кристала з дефектами, а також виключення їх непрямої «самодії» через поля статичних спотворень.

7. Для контрольованого статичними деформаціями атомного упорядкування домішок усередині кристалів і для індукованого такими деформаціями розпаду у відповідних твердих розчинах запропоновано доповнити їх напівфеноменологічні мікроскопічні моделі (у формулюваннях А.Г. Хачатуряна, О.І. Олемського, Дж. Лангера й ін.) адекватним урахуванням «електрохімічних» взаємодій атомів домішки (зокрема, з іонами розчинника), а теорію (Дж. Кана, Х. Кука, К. Біндера й ін.) спинодального розпаду — за допомогою включення в розгляд також істотно неконтинуальних і неаналітичних деформаційних ефектів (типу впливу так називаних «сил зображення») при аналізі кінетичного рівняння, зокрема, приймаючи в увагу дискретну природу, анізотропію пружності й скінченність решітки твердого розчину. Сформульовано обмеження існуючих найпростіших варіантів такої теорії, що не враховують анізотропію і/або неаналітичні особливості (в оберненому просторі) швидкостей наростання хвиль концентрації для бінарних твердих розчинів (втілення і заміщення) на основі ГЦК- і ОЦК-металів.

II. Вперше проведений спільний розгляд деформаційної і «електрохімічної» взаємодій продемонстрував, що внесок (температурозалежних) ефектів розмірної невідповідності може бути визначальним, а їхнє урахування дає цілий ряд якісно нових результатів (у порівнянні з розглядом тільки «електрохімічної» взаємодії точкових дефектів заміщення і втілення). Це дозволило розвити модель, що адекватно описує спостережені особливості ізоструктурного розпаду, далекого порядку, лауевської дифракції і дифузного розсіяння випромінювання у твердих розчинах на основі ГЩУ-, ГЦК- і ОЦК-кристалів, а також у нестехіометричних фазах втілення–заміщення металооксидів, субгідридів, нітридів, карбідів і ін.

Задля підтвердження цього в дисертації:

8. Показано, що «електрохімічна» і деформаційна взаємодії між атомами втілення на октаедричних міжвузлях у ГЦК-металі не компенсуються взаємно, принаймні, уже за I-ою міжвузельною координаційною сферою, причому, енергія їхньої деформаційної взаємодії виявляється складною, — далекосяжною, але істотно немонотонно («осцилюючою») убутною (за модулем), — функцією дискретної міжатомної відстані, а «електрохімічна» взаємодія має різко спадаючий характер і може бути дуже якісно параметризованою практично одним значенням енергії взаємного «відштовхування» втілених атомів у парі найближчих міжвузлів, що сусідять.

9. Абсолютне значення повної енергії деформаційного «притягання» одного виділеного атома N (або C) із всіма іншими на октаедричних міжвузлях ГЦК-метала групи Fe є порівнянним за порядком з відповідною величиною «електрохімічного» «відштовхування» між ними, а для атомів H може помітно (навіть на порядок) перевищувати її.

10. Продемонстровано, що «електрохімічна» взаємодія атомів, втілених в октаедричні міжвузля ОЦК-метала, може домінувати над деформаційною взаємодією між такими атомами аж до III-ї міжвузельної координаційної сфери, забезпечуючи «блокування» найближчого і наступного за ним міжвузлів навколо виділеного в якості центрального.

11. Міжпідрешіткове «електрохімічне» «відштовхування» між атомами N (або C) на октаедричних міжвузлях ОЦК-Fe «придушує» їх деформаційне «притягання» і обумовлює переважне заповнення лише однієї міжвузельної підрешітки (як одне з проявів ефекту «блокування»). Але характер атомного упорядкування (або розпаду) усередині цієї підрешітки визначається співвідношенням і температурними залежностями порівнянних за порядком вкладів від деформаційної і «електрохімічної» взаємодій втілених атомів усередині підрешітки у внутрішню енергію їхньої підсистеми.

12. Встановлено, що абсолютне значення повної енергії деформаційного «притягання» одного виділеного атома H або C із всіма іншими на октаедричних міжвузлях ГПУ-Tc може помітно (навіть на порядок) перевищувати відповідну величину «електрохімічної» взаємодії між ними.

13. Виявлено можливість істотної зміни (навіть у декілька разів) значень фур’є-компонент енергій деформаційної взаємодії атомів на октаедричних або тетраедричних міжвузлях ОЦК-, ГЦК- або ГЩУ-кристала, при підвищенні температури аж до округи точки його перетворення в іншу модифікацію, що, у принципі, може обумовити аномальне поводження підсистеми атомів втілення.

14. На прикладі орієнтаційно-впорядкованої нестехіометричної фази втілення типу a-Fe₁₆N₂ (із малим ступенем тетрагональності ОЦТ-Fe) продемонстровано, що надструктурні (лауевські) відбитки можуть бути двох видів: з інтенсивностями, що залежать від температури і практично не залежать від неї. Це — прояв симетрії системи в механічних ступенях свободи, тобто у статиці і динаміці спотворень кристалічної решітки.

15. Встановлено, що навіть для максимально упорядкованих (при даній концентрації) розчинів втілення температурна залежність інтенсивності деяких надструктурних (лауевських) відбитків може бути немонотонною і визначатися залежністю від температури неоднорідних статичних зміщень іонів металу (під дією неметалевих атомів), що обумовлена ефектами теплового розширення кристала й особливостями на його фононних дисперсійних кривих.

16. Інтенсивності відбитків можуть різнитися для неоднакових променів навіть однієї і тієї ж зірки надструктурного хвильового вектора (через асиметрію «пружного» відгуку кристала на втілення домішки, що упорядковується). Тому при відновленні в рамках методу статичних концентраційних хвиль надструктур втілення по експериментальних картинах дифракції у функцію просторового розподілу втілених атомів потрібно включати a priori всі промені кожної зірки (навіть, якщо на дифракційній картині деякі з них практично не помітні).

17. Передбачено, що (парамагнітний) N-аустеніт у відсутності зовнішніх напружень є схильний до утворення нестехіометричної фази типу g-Fe₈N₂, що є ізоструктурною тетрагональному нітриду Ni₄NII і характеризується надструктурними рефлексами не тільки в точках (001), але одночасно також у точках (101/2) оберненого простору ГЦК-решітки вузлів, на відміну від надструктури (феромагнітного) нітрида g-Fe₄N, ізоморфного кубічному нітриду Ni₄NI.

18. Показано, що від’ємні локальні мінімуми приблизно однакової глибини в точках оберненого простору типу (1/31/30), (1/200) і (000) на дисперсійних кривих для спектрів матриць фур’є-компонент енергій «сумарної» взаємодії між атомами N на октаедричних міжвузлях у ГЩУ-Fe можуть бути зіставлені з фазами втілення, що упорядковуються, типу e-Fe₃N, e-Fe₂N (і навіть z-Fe₂N), для яких у певних температурно-концентраційних областях спостерігаються відповідні відбиття на дифракційних картинах у виділених точках K — серединах вертикальних ребер (а також M — центрах прямокутних граней) 1-ї зони Бриллюена оберненого простору ГЩУ-решітки вузлів.

19. Тип далекого порядку в сплаві ГЩУ-Fe–N визначається міжпідрешітковим «електрохімічним» «відштовхуванням» і конкуренцією усередині підрешіток «електрохімічного» «відштовхування» й деформаційного «притягання» атомів N, втілених в октаедричні міжвузля.

20. Результати розрахунку свідчать про схильність твердих розчинів aTi–H і aZr–D до утворення субгідридів (субдейтеридів) з упорядкованою атомно-кристалічною будовою (підсистеми втілення на тетраедричних міжвузлях), що характеризується надструктурними рефлексами (на дифракційних картинах) у виділених точках M (центрах прямокутних граней 1-ї зони Бриллюена) оберненого простору ГЩУ-решітки вузлів.

21. Теоретично встановлено, що розчини ГЩУ-Y–H і ГЩУ-Sc–D є схильними до короткоперіодного далекого (орієнтаційного) ладу (в умовах розвиненого близького упорядкування) у взаємному розташуванні атомів ізотопів H із тетраедричною координацією через їх «електрохімічне» «відштовхування».

22. Термодинаміка орієнтаційного упорядкування і кореляційних ефектів у розміщенні атомів ізотопів H на тетраедричних міжвузлях у ГЩУ-РЗМ управляється їх «електрохімічним» «відштовхуванням», а характерні риси дифузного розсіяння нейтронів такими розчинами контролюються як цим «електрохімічним» «відштовхуванням», так і деформаційними ефектами, індукованими ізотопами H.

23. Вперше чисельно побудовано картини розподілу інтенсивності дифузного розсіяння випромінювання (як поблизу, так і удалині від «вузлів») в оберненому просторі неупорядкованим розчином втілення неметалу на октаедричних або тетраедричних міжвузлях у щільно впакованому металі з урахуванням статичних зміщень його іонів із вузлів решітки, а також деформаційної і «електрохімічної» взаємодій між втіленими атомами.

24. Показано, що експериментально виявлене збільшення інтенсивності дифузного розсіяння нейтронів розчином ГЩУ-Sc–D «в окрузі точки (004/3)» оберненого простору визначається міжатомними D–D кореляційними ефектами, а неоднорідні деформаційні ефекти, індуковані D у ГЩУ-Sc, формують деталі ізодифузних контурів нелокалізованого розподілу інтенсивності.

25. З урахуванням «електрохімічного» і деформаційного вкладів у міжатомну H–H взаємодію проаналізовано температурно-концентраційні залежності параметрів близького порядку (БП) і їхніх фур’є-компонент для водневої підсистеми, розподіленої на октаедричних міжвузлях, у типовому ГЦК-металі. Саме деформаційна частина є основною у загальній енергії «змішання» неупорядкованого розчину втілення H у ГЦК-металі. Фур’є-перетворення H–H БП (слідом за взаємодією) характеризується неаналітичністю, а також високими піками у вузлах оберненого простору, коли температура наближається до критичного значення, для всіх розглянутих значень вмісту водню. Параметри H–H БП характеризуються сильним кореляційним «притяганням» для I-ї координаційної сфери і демонструють «осциляцію» значень із збільшенням радіуса міжвузельних координаційних сфер.

26. За допомогою аналізу деформаційної і «електрохімічної» взаємодій атомів домішки заміщення досліджено нестійкість стосовно виникнення статичних концентраційних хвиль на прикладі твердих розчинів ОЦК-Ti з ізоморфними (Mo, Ta, Nb, V) й евтектоідоутворюючими (Fe, Cr) елементами. Отримано залежності фур’є-компоненти енергій «змішання» від хвильового вектора, що закінчується на 6 основних симетрійних напрямках у 1-й зоні Бриллюена (BZ) оберненого простору ОЦК-решітки. Їхній аналіз показав, що розглянуті розчини є нестійкими стосовно атомного упорядкування за надструктурним типом B2, пов’язаним з зіркою хвильового вектора точки високої симетрії H на поверхні BZ. Від’ємне значення фур’є-компоненти енергій «змішання» у центрі G BZ свідчить про можливість вторинного (при подальшому зниженні температури) розпаду передбаченої упорядкованої нестехіометричної фази твердих розчинів. Поводження домішкової підсистеми визначається в основному «електрохімічним» вкладом у взаємодію між атомами заміщення.

27. Аналіз результатів статистико-термодинамічного розрахунку меж між температурно-концентраційними областями стійкості (і нестійкості) стосовно фазових перетворень типу атомного упорядкування і/або розпаду на прикладі ряду ОЦК- і ГЩУ-твердих розчинів заміщення на основі Ti з ізоморфними (Mo, Ta, Nb, V) й евтектоідоутворюючими (Fe, Cr) елементами, що стабілізують ОЦК-решітку розчинника, продемонстрував якісну різницю в розташуванні областей стійкості ГЩУ-твердорозчинної фази для ізоморфних і евтектоідоутворюючих сплавів, тоді як розташування областей стійкості високотемпературної ОЦК-твердорозчинної фази для розглянутих сплавів є подібними. Показано можливість вторинного розпаду шаруватої упорядкованої B2-фази на вузлах ОЦК-решітки в деяких із таких нестехіометричних твердих розчинів навіть за спинодальним механізмом з трикритичною точкою на діаграмі рівноваги.

III. Відомий ефект «блокування» втіленими атомами сусідніх однотипних позицій втілення може бути обумовлений переваженням над деформаційним «притяганням» у перших координаційних сферах «електрохімічного» «відштовхування» втілених домішкових атомів, а урахування конфігураційних ефектів розмірної невідповідності і блокування атомів спричиняє необхідність модифікування наявного статистико-термодинамічного опису навіть слабких неупорядкованих твердих розчинів із рівномірним просторовим розподілом атомів і, зокрема, призводить до нового типу залежності їх ентропії від складу і будови.

Завдяки цьому в дисертації:

28. Вияснено теорфізичні причини утруднень концепції ідеального розведеного розчину в якості стандартного стану, що широко застосовувалася протягом тривалого часу в металознавстві і фізичній хімії змішаних кристалів при статистико-термодинамічному описі розчинів втілення; зокрема, залежність парціальної молярної ентропії бінарного розчину від його концентрації є істотно чутливою стосовно рівномірності просторового розподілу втілених атомів, а також до присутності «заблокованих» міжвузлів у випадку сильного («жорсткого») відштовхування між найближчими сусідніми міжвузельними атомами, якщо такі зустрічаються, навіть у їх слабкому твердому розчині. Це демонструє важливість урахування «геометричних» і «електрохімічних» чинників, що призводять до ефекту «блокування» втіленими атомами найближчих сусідств.

IV. Визначальним чинником наявності і взаємодії надлишкових вакансій у твердих розчинах (фазах) втілення є домінування структурно-ентропійних (конфігураційних) і «розмірних» (енергетичних) ефектів відповідно, а стабільності однорідного розподілу і дифузії компонентів (тобто неметалевих атомів і вузельних вакансій у металах) — «конкуренція» цих ефектів.

Заради обгрунтування цього положення в дисертації:

29. Кількісно підтверджено ефект (А.А. Смирнова) підвищення кількості вузельних вакансій при абсорбції неметалевих атомів в октаедричні міжвузля ГЦК-кристала (з урахуванням його дискретної будови, анізотропії пружності, «когезійного» ефекту, атомної розмірної невідповідності компонентів, а також далекодії точкових дефектів). Зокрема, для розчинів ізотопів H у ГЦК-Pd, Fe, Ni, для яких є в літературі відповідні експериментальні дані, що піддаються інтерпретації на основі концепції домішково-індукованих надлишкових вузельних вакансій, установлено осцилюючий, істотно анізотропний і далекосяжний характер взаємодій вакансій між собою і з атомами втілення в залежності від відстані між ними, причому, у Pd найбільше сильно (за абсолютною величиною). З використанням відповідного набору енергетичних параметрів міжатомних взаємодій уперше розраховано концентрацію вузельних вакансій і пов’язаний із нею коефіцієнт самодифузії катіонів ряду ГЦК-металів (a-Pd, g-Fe, Ni, Cu) як функції концентрації взаємодіючих неметалевих атомів (H, D, O, C, N), абсорбованих у них. Чисельно встановлено монотонно зростаючі залежності цих величин (у станах таких невпорядкованих розчинів, котрі як розпадаються, так і, особливо, упорядковуються). Показано, що концентрація надлишкових вакансій у широкому інтервалі зміни концентрації неметалу може істотно (у декілька порядків разів) перевищувати концентрацію термічно активованих вакансій у бездомішковому ГЦК-металі при однаковій температурі. Кількісно підтверджено, що чинником, який сприяє формуванню таких наведених вакансій, є сильне відштовхування втілених атомів і вузельних катіонів; навпаки, прикладання зовнішнього тиску зменшує вміст вакансій, індукованих домішкою втілення. Розглянуто вплив таких вакансій на термодинамічну нестабільність твердого розчину, що може призвести до порушення його фазової однорідності при високих рівнях вмісту домішки. Наприклад, це може бути важливим ефектом, що передує спонтанній деформації («квазірідкому стану») поблизу перетворення ГЦК-Fe–ОЦК-Fe у водневій атмосфері.

30. На прикладі «гібридного» сплаву, максимально упорядкованого за типом a-Fe₁₆N₂-фази Fe–N-мартенсита, але з атомами N на октаедричних міжвузлях і у досяжних вузлах ОЦТ-Fe, із використанням відповідного набору енергетичних параметрів міжатомних взаємодій, що залежать від температури і концентрації, показано, що: відносна концентрація неметалевих атомів на октаедричних міжвузлях ОЦТ-метала і, отже, ступінь його тетрагональності можуть у цілому зменшуватися (але немонотонно) при підвищенні температури; рівноважна концентрація залишкових вакансій (у широкому діапазоні зміни загального вмісту втілених атомів неметалу) може істотно (в декілька порядків разів) перевищувати концентрацію термічно активованих вакансій у «бездомішковому» ОЦК-металі при тій же температурі.

Отримані в процесі досліджень за темою дисертації основні наукові результати і положення відбито в таких роботах, опублікованих у науковій пресі:

Бугаев В.Н., Татаренко В.А. Взаимодействие и распределение атомов в сплавах внедрения на основе плотноупакованных металлов. — Киев: Наукова думка, 1989. — 184 с.

Татаренко В.А., Цинман К.Л. Деформационные и «блокирующие» эффекты в статистической термодинамике «ориентационно» упорядочивающихся твердых растворов внедрения // Физика реальных кристаллов: Сб. науч. тр. / Отв. ред. В.Г. Барьяхтар. — Киев: Наукова думка, 1992. — С. 244–270.

Татаренко В.А., Радченко Т.М. Прямі й непрямі методи аналізу міжатомної взаємодії та кінетики релаксації близького порядку в щільно впакованих твердих розчинах заміщення (втілення) // Успехи физики металлов. — 2002. — 3, № 2. — С. 107–236.

Татаренко О.М., Татаренко В.А. Статистичне описання впорядкованих структур металооксидних керамiк // Доп. АН УРСР. Сер. А. — 1989. — № 2. — С. 52–57.

Tatarenko V.A., Tatarenko H.M. Structural phase transformations in nonstoichiometric metal oxides which are isomorphous to the YBa₂Cu₃O_6+q single crystal // Zesz. Nauk. Uniw. Jagiellonskiego. Pr. Fiz. (Polska) — 1990. — 997, Z. 31. — P. 9–20.

Молодкин В.Б., Татаренко В.А., Цинман К.Л. Высокотемпературные особенности распределения интенсивности диффузного рассеяния излучения твердыми растворами внедрения на основе ГЦК-металлов // Металлофизика. — 1992. — 14, № 10. — С. 42–53.

Надутов В.М., Татаренко В.А., Цинман К.Л. Статистико-термодинамический анализ структурных фазовых превращений типа беспорядок–порядок в сплаве ГЦК-Fe–N // Металлофизика. — 1992. — 14, № 11. — С. 42–61.

Tatarenko V.A., Tsinman K.L. Semiempirical analysis of interatomic interactions in isostructural interstitial alloys g-Fe–N and fcc-Ni–N // Phys. Metals (USA). — 1993. — 12, No. 10. — P. 1043–1066.

Молодкин В.Б., Татаренко В.А., Цинман К.Л. Влияние температурной зависимости статических смещений металлических ионов на дифракционные эффекты в упорядоченной нестехиометрической фазе внедрения на основе ОЦК-металла // Металлофизика. — 1993. — 15, № 9. — С. 26–40.

Nadutov V.M., Tatarenko V.A., Tsynman C.L., Ullakko K. Interatomic interaction an atomic ordering in Fe–N martensite // Металлофиз. новейшие технол. — 1994. — 16, № 8. — С. 34–40.

Tatarenko H.M., Tatarenko V.A. Factors governing the structural instabilities in nonstoichiometric La_2-qSr_qCuO₄ compounds near superconducting phase transitions // Physica C (The Netherlands). — 1994. — 235–240, Part I. — P. 343–344.

Bugaev V.N., Tatarenko V.A., Tsinman K.L. Concentration of site vacancies in binary fcc Fe-based interstitial alloys // Met. Phys. Adv. Tech. (The Netherlands). — 1995. — 15, No. 2. — P. 146–152.

Бугаев В.Н., Татаренко В.А., Цинман К.Л. Концентрационная зависимость коэффициента вакансионно-обусловленной самодиффузии водородсодержащего ГЦК-железа // Металлофиз. новейшие технол. — 1995. — 17, № 3. — С. 9–13.

Татаренко В.А., Цинман К.Л. Температурно-концентрационная зависимость тетрагональности «гибридного» бинарного раствора, в котором неметаллические атомы могут занимать междоузлия и узлы ОЦТ-решетки металла с вакансиями // Металлофиз. новейшие технол. — 1996. — 18, № 10. — С. 32–44.

Ивасишин О.М., Косенко Н.С., Шевченко С.В., Татаренко В.А., Цинман К.Л. Деформационное и «электрохимическое» взаимодействия b-стабилизирующих атомов замещения в ГПУ-титановых сплавах // Металлофиз. новейшие технол. — 1997. — 19, № 1. — С. 8–18.

Tatarenko V.A., Tsynman C.L. Strain-induced and blocking effects in thermodynamics of the ordering and precipitation reactions within the off-stoichiometric close-packed-metal hydrides // Solid State Ionics (The Netherlands). — 1997. — 101–103. — P. 1061–1067.

Татаренко В.А., Цинман К.Л. Деформационные эффекты во взаимодействиях внедренных неметаллических атомов в металлах с ГПУ-структурой. 1. Атомы внедрения на октаэдрических междоузлиях // Металлофиз. новейшие технол. — 1997. — 19, № 11. — С. 9–33.

Жуков А.А., Снежной Р.Л., Татаренко В.А. Конфигурационная энтропия и активность в статистической термодинамике однородных бинарных растворов внедрения // Металлофиз. новейшие технол. — 1997. — 19, № 12.— С. 35–46.

Tatarenko V.A., Tsynman C.L. An interstitial-impurity-induced increase of vacancies and self-diffusion in close-packed metals // Solid State Ionics (The Netherlands). — 1997. — 101–103. — P. 1093–1098.

Ивасишин О.М., Косенко Н.С., Шевченко С.В., Татаренко В.А. Взаимодействие и распределение атомов в сплавах замещения на основе ОЦК-титана // Металлофиз. новейшие технол. — 1998. — 20, № 8. — С. 60–66.

Tatarenko V.A. Configuration-symmetry analysis of interstitial point defects in h.c.p. crystals and distribution of diffuse radiation-scattering intensity in reciprocal space // Materials Structure in Chemistry, Biology, Physics and Technology—Bulletin of the Czech and Slovak Crystallographic Association. — 1998. — 5, Special Issue B.— P. 193–194.

Татаренко В.А., Цинман К.Л. Деформационные эффекты во взаимодействиях внедренных неметаллических атомов в металлах с ГПУ-структурой. 2. Атомы внедрения на тетраэдрических междоузлиях // Металлофиз. новейшие технол. — 1998. — 20, № 3. — С. 25–49.

Косенко Н.С., Шевченко С.В., Татаренко В.А. Термодинамическая стабильность твердых растворов замещения и кристаллическая структура мартенсита в двойных сплавах титана // Материаловед. (РФ) — 1999. — № 9. — С. 19–24.

Ивасишин О.М., Косенко Н.С., Татаренко В.А., Шевченко С.В. T–с области фазовой неустойчивости ГПУ- и ОЦК-однородных твердых растворов замещения на основе титана // Металлофиз. новейшие технол. — 1999. — 21, № 2. — С. 71–77.

Bugaev V.M., Tatarenko V.A., Tsynman C.L., Yanchitskii B.Z., Maksimchuk I.M., Tkachenko V.G. Impurity-induced host-lattice vacancies in metals and interstitial alloys // Int. J. Hydrogen Energy (UK). — 1999. — 24, Iss. 3. — P. 135–140.

Татаренко В.А. Неаналитический характер закона дисперсии взаимодействия между точечными дефектами в кристалле // Металлофиз. новейшие технол. — 1999. — 21, №11. — С. 60–69.

Tatarenko V.A. Strain-induced effects upon the diffusion of atoms in solid solutions during their spinodal decomposition // Defect and Diffusion Forum (Switzerland). — 2001. — 194–199, Part 2. — P. 1793–1798.

Chepulskii R.V., Tatarenko V.A. Effect of static displacements of the host atoms on short-range order in the hydrogen subsystem of Ni–H solution // Phil. Mag. A (UK). — 2001. — 81, No. 2. — P. 311–320.

Tatarenko V.A. Interaction of interstitial hydrogen atoms within h.c.p. metals and distribution of diffuse radiation-scattering intensity in reciprocal space // Int. J. Hydrogen Energy (UK). — 2001. — 26, No. 5. — P. 469–475.

Tkachenko V.G., Tatarenko V.A., Schuljak I.I., Malka A.N., Strutinsky A.M. Structural clustering and relaxation effects in solid solutions of hydride-forming systems // Металлофиз. новейшие технол. — 2001. — 23, № 3. — С. 367–386.

Chepulskii R.V., Tatarenko V.A. Comment on ‘Strain-induced nonanalytic short-range order in the spin glass Cu₈₃Mn₁₇’ // Phys. Rev. Lett. (USA). — 2002. — 88, No. 20. — P. 209603.

Bugaev V.N., Smirnov A.A., Tatarenko V.A. The theory of the electrochemical and strain-induced interactions, phase transformations and rearrangement of atoms in the hydrogen solutions in metals and alloys // Int. J. Hydrogen Energy (UK). — 1988. — 13, No. 10. — P. 605–616.

Бугаев В.Н., Макcимчук И.Н., Татаренко В.А., Ткаченко В.Г. Температурная зависимость теплоемкости малой примесной подсистемы, взаимодействующей с матрицей // Роль дефектов кристаллической решетки в процессах структурообразования сплавов: Сб. науч. тр. / Ред. С.А. Головин. — Тула: Изд-во Тул. политехн. ин-та, 1989. — С. 44–48.

Бугаев В.Н., Гаврилюк В.Г., Надутов В.М., Татаренко В.А. Распределение углерода в сплавах Fe–Ni–C и Fe–Mn–C с ГЦК-решеткой // Физ. мет. металловед. — 1989. — 68, № 5. — С. 931–940.

Татаренко Е.М., Татаренко В.А. Статистическое описание ориентационно-упорядоченных структур высокотемпературных сверхпроводящих керамик // Физические проблемы высокотемпературной сверхпроводимости: Сб. науч. тр. / Отв. ред. В.М. Локтев. — Киев: Наукова думка, 1990. — С. 189–197.

Bugaev V.N., Gavriljuk V.G., Gladun O.V., Efimenko S.P., Nadutov V.M., Tatarenko V.A. Nitrogen atoms distribution in austenite // High Nitrogen Steels ‘HNS 90’: Preprints for the 2nd Intern. Conf. ..., Aachen, 10–12 Oct., 1990. — Dьsseldorf: Verlag Stahleisen mbH, 1990. — P. 95–99.

Tatarenko E.M., Tatarenko V.A. An ordering of atoms in the high-temperature metal oxide superconductors. II. The orientationally ordered structures of the YBa₂Cu₃O_6+q-type single crystals. — Kiev, 1990. — 12 pp. — (Prepr./Ukr. SSR. AS. Inst. for Theor. Phys.; ITP-89-85E).

Tatarenko V.A., Tsynman C.L., Oltarzhevskaya Ye.T. Macroscopic and bulk-controlled elastic modes in an interaction of interstitial alcali metal cations within a face-centered cubic crystalline fullerine // World Congress on Superconductivity: Proc. of the 4th Intern. Conf. and Exhibition ..., Orlando, Florida, 27 June–1 July, 1994 / Eds. K. Krishen, C. Burnham. — Linthicum Heights, MD: NASA Conference Publication 3290, 1994. — Vol. 2. — P. 739–742.

Nadutov V.M., Tatarenko V.A., Tsynman C.L. Interatomic interaction and structure of phases in f.c.c. Fe–N and Fe–C alloys // High Nitrogen Steels ‘HNS 93’: Proc. of the 3rd Intern. Conf. ..., Kiev, 14–16 Sept., 1993 / Eds. V.G. Gavriljuk, V.M. Nadutov. — Kiev: Inst. for Metal Physics, 1993. — Part 1. — P. 106–113.

Tatarenko V.A., Tsynman C.L. Effects of strain-induced and ‘electrochemical’ interatomic interactions on formation thermodynamics of N-containing ordered interstitial phases based on h.c.p. Fe // High Nitrogen Steels ‘HNS 93’: Proc. of the 3rd Intern. Conf. ..., Kiev, 14–16 Sept., 1993 / Eds. V.G. Gavriljuk, V.M. Nadutov. — Kiev: Inst. for Metal Physics, 1993. — Part 1. — P. 127–130.

Nadutov V.M., Tatarenko V.A., Tsynman C.L. N–N interaction an its role in formation of ordered structures in b.c.t. Fe–N alloy // High Nitrogen Steels ‘HNS 93’: Proc. of the 3rd Intern. Conf. ..., Kiev, 14–16 Sept., 1993/ Eds. V.G. Gavriljuk, V.M. Nadutov. — Kiev: Inst. for Metal Physics, 1993. — Part 1. — P. 114–120.

Nadutov V., Tatarenko V., Tsynman C. Interatomic interaction and structural phase transformation of order–disorder-type in f.c.c. Fe–N alloy // Вторая конф. по высокоазотистым сталям, Киев, 21–23 апр. 1992 г.: Доклады II конф. / Ред. В.Г. Гаврилюк. — Киев: ИМФ АН Украины, 1992. — Ч. 2. — С. 36–41.

Бугаев В.Н., Гаврилюк В.Г., Гладун О.В., Ефименко С.П., Надутов В.М., Татаренко В.А. Распределение атомов углерода и азота в аустените // Первая всесоюз. конф. по высокоазотистым сталям, Киев, 18–20 апр. 1990 г.: Труды I Всесоюз. конф. / Ред. С.П. Ефименко, В.Г. Гаврилюк. — Киев: ИМФ АН УССР, 1990. — С. 147–162.

Radchenko T., Tatarenko V. Non-analyticity of diffuse-scattering intensity for small wave vectors in reciprocal space of solid solutions // Acta Cryst. A. — 2002. — 58, Sup. —P. C319.

Tatarenko V.A., Tsynman C.L. Strain-induced effects in the long-range and short-range atomic ordering of H isotopes within HCP rare-earth metals // Z. Kristallogr. (BRD) — 1994. — 209, Sup. Issue No. 8. — P. 714.

Molodkin V.B., Tatarenko V.A., Tsynman C.L. An influence of temperature-dependent static Fe-ionic displacements on diffraction by the N-containing b.c.c.-Fe ordered interstitial phases // Acta crystallogr. A. — 1993. — 49, Sup. — P. C-309.

Molodkin V.B., Tatarenko V.A., Tsynman C.L. High-temperature peculiarities of the intensity distribution for the diffuse scattering of electrons by weak interstitial solid solutions with cubic or tetragonal symmetries // Electron Microscopy 92. ‘EUREM 92’: Proc. of the 10th European Congr. on Electron Microscopy ..., Granada, 7–11 Sept., 1992 / Eds. A. Rhos, J.M. Arias, L. Meghas–Meghas, A. Lуpez-Galindo. — Granada: Universidad de Granada, 1992. — Vol. 1: General. — P. 195–196.

Tatarenko H.M., Tatarenko V.A. Structural phase transformations in the non-stoichiometric metal oxide YBa₂Cu₃O_7-q // Symmetry and Structural Properties of Condensed Matter: Proc. of the Intern. School ..., Zajaзzkowo near Poznaс, 6–12 Sept., 1990 / Eds. W. Florek, T. Lulek, M. Mucha. — Singapore: World Scientific, 1991. — P. 420.

Tatarenko V.A. Coexisting orientational ordering and decomposition reactions in anionic subsystem of some non-stoichiometric metal oxides and binary interstitial alloys // Nucleation, Growth and Segregation in Materials Science and Engineering: Collected Abs. of Spring College in Materials Science ..., Trieste, 6 May–7June, 1991. — Trieste: Int. Centre for Science and High Technology. ICTP, 1991. — P. 78–79.

Бугаев В.Н. и/или Татаренко В.А. 7 гасел: Силы изображения в физической механике неидеальных кристаллов. Скандий. Технеций. Титан. Упругая поляризуемость дефектов. Упругое взаимодействие дефектов в кристалле. Цирконий. // Физика твердого тела: Энциклопедический словарь / Ред. В.Г. Барьяхтар, В.Л. Винецкий, Э.А. Пашицкий, Е.Г. Галкина, …. — Киев: Наукова думка, 1998. — Т. 2. — С. 266–267, 270, 370, 371–372, 404, 404–405, 495–496.

Бугаев В.Н. и/или Татаренко В.А. 5 гасел: Анизотропия упругости. Бериллий. Гафний. Деформационное взаимодействие дефектов кристаллической структуры. Иттрий. // Физика твердого тела: Энциклопедический словарь / Ред. В.Г. Барьяхтар, В.Л. Винецкий, Э.А. Пашицкий, Е.Г. Галкина, …. — Киев: Наукова думка, 1996. — Т. 1. — С. 55–56, 82–83, 162, 227, 351.