КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО СМЕЩЕНИЯ АТОМОВ В КАРБОНИТРИДЕ ТИТАНА TiCxNy

Работа относится к области исследования динамики кристаллической решетки методом дифракции нейтронов. С помощью данного метода изучена зависимость усредненного среднеквадратичного смещения атомов в карбонитридах титана TiCxNy при различных концентрациях неметаллов – углерода и азота. Установлена аномальная зависимость усредненного среднеквадратичного смещения атомов в карбонитридах титана TiCxNy от относительной общей концентрации неметаллов (С+N)/Ti. Со снижением общего содержания неметаллов, то есть с отклонением состава сплава от стехиометрии, значения теплового фактора на нейтронограмме и усредненного среднеквадратично- го смещения атомов сначала уменьшаются до общей концентрации неметаллов (С+N)/Ti ≈ 0,80, а при дальнейшем отклонении состава от стехиометрии – увеличиваются. Немонотонное изменение среднеквадратичного смещения атомов с отклонением от стехиометрии позволяет предположить, что динамическое искажение (амплитуда тепловых колебаний атомов) в решетке преобладает над статическим искажением, так как в противном случае общее СКС должно было только возрастать. Это свидетельствует о сложной концентрационной зависимости межатомного взаимодействия в карбонитридах титана, которое имеет гетеродесмический характер, отличающийся наличием ионной, ковалентной и металлической химических связей.

Кроме усредненных среднеквадратичных смещений определены индивидуальное среднеквадратичное смещение атомов и значения температуры Дебая в стехиометрических карбонитридах титана TiCxNy при различных концентрациях неметаллов (С и N). Они практически равны при разных соотношениях атомов углерода и азота. Результаты могут быть полезными для материаловедов и конструкторов, занимающихся инструментальной техникой, а также получением безвольфрамовых конструкционных тугоплавких материалов для прогнозирования динамических характеристик карбонитридов титана и управления этими характеристиками. 

1. Бодрова, Л.Г. Особенности спекания сплавов на основе карбидов Ti, V и Nb [Текст] / Л.Г. Бодрова [и др.]// Сверхтвердые сплавы. – 2001. – № 4. – С. 45–49.

2. Андриевский, Р.А. Синтез и свойства пленок фаз внедрения [Текст] / Р.А. Андриевский // Успехии химии. – 1997. – Т. 66. – № 1. – С. 57–77.

3. Dazhi, Wang. Phases and structures of monocrystalline Ti-N films [Text] / Wang Dazhi [et al.] // J. Appl. Physics. – 1995. – Vol. 77. – No 7. – P. 2945–2951.

4. Соединения переменного состава и их твердые растворы / Под ред. Г.В. Базуева. – Екатеринбург: УНЦ АН СССР, 1984. – 294 с.

5. Velasso, F. TiCN-high speed steel composites: sinter ability and properties [Text] / F. Velasso [et al.] //Applied Science and Manufacturing. – 2002. – Vol. 33. – No 6. – P. 819–827.

6. Алямовский, С.И. Коэффициенты термического расширения карбонитридов титана [Текст] / C. И. Алямовский // Теплофизика высоких температур. – 1973. – № 3. – С. 680–682.

7. Иверeнова, В.И. Теория рассеяния рентгеновских лучей / В.И. Иверeнова, Г.П. Ревкевич. – М.: МГУ, 1978. – 279 с.

8. Ципенюк, Ю.М. Нулевая энергия и нулевые колебания: как они обнаруживается экспериментально [Текст] / Ю.М. Ципенюк // Успехи физических наук. – 2012. – Т. 182. – № 8. – С. 855–867.

9. Хидиров, И. Нейтронографическое исследование систем Ti-C, Ti-N, Ti-C-H и Ti-N-H / И. Хидиров. – Saarbrucken (Deutschland): LAP LAМBERT Academic publishing, 2014. – 286 р.

10. Кривоглаз, М.А. Теория рассеяния рентгеновских лучей и тепловых нейтронов реальными кристаллами / М.А. Кривоглаз. – М.: Наука, 1967. – 336 с.

11. Шоюсупов, Ш. Нейтронный дифрактометр, сопряженный с компьютером IBM-PС [Текст] / Ш. Шоюсупов [и др.] // Журнал проблемы энергетики и информатики. – 2002. – № 2. – С. 11–16.

12. Мармер, Э.Н. Высокотемпературные вакуумные технологии и электропечи для термообработки и спекания [Текст] / Э.Н. Мармер // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2009. – № 3. – С. 28–26.

13. Rodriguez-Carvajal, J. Recent Developments of the Program FULLPROF in Commission on Powder Diffraction (IUCr) [Text] / J. Rodriguez-Carvajal // Newsletter. – 2001. – Vol. 26. – P. 12–19.

14. International Tables for Crystallography. V.A: Space-Group Symmetry. Ed. Theo Hahn. Dordrecht (The Netherlands): Springer, 2005. – 911 p.

15. Каримов, И. Нейтронографическое исследование карбонитрида титана [Текст] / И. Каримов [и др.] // Изв. АН СССР. Неорг. Материалы. – 1976. – Т. 12. – № 8. – С. 1492–1494.

16. Нозик, Ю. Структурная нейтронография / Ю. Нозик, К.П. Озеров, К. Хенниг. – М.: Атомиздат, 1979. – Т. 1. – 344 c.

17. Тот, Л. Карбиды и нитриды и нитриды переходных металлов / Л.Тот. – М.: Мир, 1974. – 296 c.

18. Хидиров, И. Нейтронографическое определение среднеквадратичных смещений атомов и температуры Дебая в нитридах переходных металлов IV группы [Текст] / И. Хидиров [и др.] // Изв. АН УзССР. Сер. физ.-мат. наук. – 1978. – № 6. – С. 70–73.

19. Хидиров, И. Раздельное определение динамических и статических среднеквадратичных смещений атомов карбида титана TiC методом дифракции нейтронов [Текст] / И. Хидиров, А.С. Парпиев // Кристаллография. – 2011. – Т. 56. – № 3. – С. 504–508.

20. Гусев, А.И. Структурные фазовые переходы в нестехиометрических соединениях / А.И. Гусев, А.А. Ремпель. – М.: Наука, 1988. – 312 c.