Варіюючи концентрацією активної до речовини твердої фази добавки, або змінюючи її і підбираючи склад інактивного розчинника, можна в широких межах змінювати змочуваність і адгезію металевого розплаву до твердої фази, створювати умови для формування заданої структури перехідної зони. Використовуючи добавки з високими хімічною і термодинамічною активностями, можна домогтися максимальної роботи адгезії розплаву до твердої фази. Полегшуючи адсорбцію активного компонента на міжфазній межі можна одержати перехідні прошарки нової фази значної товщини, що є найважливішою умовою проведення металізації поверхні надтвердих матеріалів із рідкої фази. При проведенні процесу пайки надтвердих матеріалів адгезійно активними розплавами необхідно регламентувати концентрацію активної добавки в розплаві і контролювати процес дифузії між складовими, що паяються, тому що, перехідні прошарки, які формуються в умовах паяння, повинні бути оптимальної товщини. Утворення прошарку нової фази значних розмірів, часто крихкої, негативно позначається на працездатності паяного виробу. Зайва інтенсифікація дифузії компонентів у зону взаємодії матеріалів, що з'єднуються, призводить до появи в них структурних неоднорідностей різноманітного вигляду, що також негативно позначається на працездатності паяного з'єднання.

Ці закономірності були успішно реалізовані при вирішенні задачі адгезійного кріплення пластин із полікристалічного кубічного нітриду бору в лезовому інструменті. В роботі були створені адгезійно-активні припої на основі системи Cu-Mn-Zn-Sn-Тi. Дані припої рекомендуються для заміни припоїв на основі срібла, що застосовуються при пайці кібориту з пластинами з ВК15 і сталі 35ХГСА. Випробування міцності паяних з'єднань при зсуві і працездатності натурного паяного інструменту, виготовленого методом одностадійного паяння в вакуумі з використанням нових припоїв показали, що працездатність інструменту перевищує стійкість аналогічного збірного інструменту. Встановлено оптимальні межі концентрації активного компонента припою, що забезпечує необхідний рівень експлуатаційних властивостей інструменту.

Висновки

1. Проведено комплексне фізико-хімічне дослідження змочуваності і контактної взаємодії в наступних системах:

графіт - розплави Ni і Co із добавками d-металів Ni-Co, Ni-Fe, Ni-Mn, Ni-Cr, Ni-V, Ni-Ti, Ni-Mo, Ni-W, Co-Fe, Co-Mn, Co-Cr, Co-V, Co-Ti, Co-W, Co-Mo, (Co-30ат. %Fe)-Cr, (Ni-60ат. %Mn)-V, (Ni-60ат. %Mn)-Cr, (Ni-60ат. %Mn)-Ti;

графіт - розплави на основі Ni з добавками p-металів Ni-Sn, Ni-Ge, Ni-Cu, (Ni-15ат. %Cr) -Sn, (Ni-15ат. %Cr)-Ge, (Ni-15ат. %Cr)-Cu, (Ni-5ат. %V)-Cu, (Ni-5ат. %V)-Sn, (Ni-5ат. %V)-Ge, (Ni-5ат. %Ti)-Sn, (Ni-5ат. %Ti)-Cu, (Ni-5ат. %Ti)-Ge, (Ni-60ат. %Mn)-B;

алмаз (грані (111) і (100)) -розплави Cu, Ag, Au, Ge, Sn, Ni-Mn, Ni-Mn-B;

алмаз - розплави Ni, Pd, Cu, Sn, Au, Ag, Ni-Ge, Ni-V, Ni-Cr, Ni-Cr-Sn при тиску до 8 ГПа;

BN_сф. і BN_гекс. - розплави Cu, Ag, Au, Sn, Al, Sn-Ti;

BN_сф. - розплави Ag-Ti, Ag-Zr, Ag-Hf, Au-V, Au-Nb, Au-Ta, Au-Ti, Cu-Ag-Ti, Cu-Ga-Ti, Cu-Al, Cu-Al-Ti.

Вперше в умовах високих тисків і температур (область термодинамічної стабільності алмазу) досліджена змочуваність графіту і алмазу та анізотропія змочуваності граней кубу і октаедру алмазу металевими розплавами. Встановлено, що високий тиск (до 8 ГПа) суттєво не впливає на змочуваність вуглецевих матеріалів розплавами інактивних до вуглецю і перехідних металів VIII групи. Для розплавів, що містять карбідоутворюючі метали, деяке покращення змочуваності при високих тисках в порівнянні з вакуумом, можливо, пов'язано з підвищенням стабільності карбідів при високому тиску. В цілому, процеси, що відбуваються в контактній системі при атмосферному та високому тиску ідентичні, зони контакту мають якісно однаковий фазовий склад і структуру, тому капілярні характеристики контактних систем, що одержані в умовах вакууму, чи захисних середовищ при атмосферному тиску, можна використовувати для опису процесів, що відбуваються при високому тиску.

При змочуванні графіту розплавами на основі нікелю і кобальту з добавками карбідоутворюючих металів існує певний початковий інтервал концентрацій введеної добавки, в якому залежність змочуваності від концентрації добавки близька до лінійної. Сплави цих систем, як правило, у твердому стані містять переважно твердий розчин основного компонента з невеликим вмістом вільного вуглецю. Збільшення концентрації добавки приводить до появи в структурі сплаву, що закристалізувався, карбідних фаз, які знаходяться в рівновазі з графітом і сплавом. Формуванню щільних карбідних прошарків на міжфазній межі, внаслідок чого процес змочуваності уповільнюється і спостерігається стабілізація значень кутів змочування в системі.

Критична концентрація карбідоутворюючої добавки, що відповідає початку утворення карбідних фаз у структурі сплаву, збільшується в групі при збільшенні і по періодах у міру зменшення порядкового номера хімічного елемента відповідно до зниження ступеня спорідненості металу-добавки до вуглецю. Морфологія карбідних фаз, розташування їх щодо межі розподілу свідчать про те, що в умовах конкуруючого утворення фаз термодинамічна рівновага розплав - вуглець не досягається внаслідок особливостей кінетики їхнього формування. Високий тиск зменшує критичну концентрацію карбідоутворюючої добавки і сприяє істотному диспергуванню карбідів або сфероїдизації первинного графіту.

Показано, що характер міжатомної взаємодії в рідкій фазі поряд з типом фазових рівноваг істотно впливає на поверхневий натяг розплаву, кути змочування, енергію міжфазної взаємодії, формування структури перехідної зони і процеси кристалізації з розчину в розплаві. Так, наявність мінімумів на ізотермах поверхневого натягу слід очікувати в системах з великими від'ємними відхиленнями від ідеальності завдяки наявності в розплаві комплексів із різносортних атомів, а в системах з великими додатніми відхиленнями від ідеальності - з односортних атомів, якщо енергія зв'язку в комплексах, що утворяться, вище енергії зв'язку з металом-розчинником. Поява мінімумів на ізотермах змочування при введенні інактивного компонента в розплав, що містить декілька адгезійно активних компонентів, обумовлена перерозподілом взаємодії між компонентами розплаву, що забезпечує вихід на міжфазну межу одного з них. Варіація концентрації активної до речовини твердої фази добавки або зміна її і підбїр складу інактивного розчинника, можна в широких межах змінювати змочуваність і адгезію металевого розплаву до твердої фази, створюючи умови для формування заданої структури перехідної зони.

Дослідження фазових рівноваг і капілярних явищ у системі Co-Mn-C дозволило зробити висновок про кореляцію між типом діаграми стану і капілярними властивостями розплаву, ступенем перетворення, числом центрів кристалізації і розміром одержуваних кристалів алмазу. Залучення результатів досліджень змочуваності в контактних системах в ролі критерію для вибору складу ростового середовища дозволяє ефективно впливати як на стадію зародження, так і на стадію росту кристалів алмазу, тому що завдяки адсорбційним ефектам міжфазна енергія межі розподілу кристал - ростове середовище змінюється більш різко, ніж об'ємні властивості розплаву. Вплив добавок у ростові середовища на процес кристалізації алмазу багато в чому визначається інтенсивністю взаємодії металу - добавки з елементом вихідного (основного) ростового середовища, що випливає з будови відповідних діаграм стану систем і даних по термодинамічній активності компонентів розплаву.

На основі поглибленого вивчення механізмів процесу змочування і міжфазної взаємодії в умовах конкуруючої взаємодії компонентів розплаву між собою і з твердою фазою і встановлення взаємозв'язку між змочуваністю, адгезією фаз і структурою межі розподілу після кристалізації, запропоновано наступні шляхи цілеспрямованого керування високотемпературними капілярними процесами в контактних системах різноманітної фізико-хімічної природи:

зміна концентрації активного до речовини твердої фази компонента розплаву, або зміна самого компоненту;

використання різноманітних інактивних до речовини твердої фази розчинників, при варіюванні термодинамічної активності активного компоненту розплаву;

регулювання ступеня відхилення системи від стану термодинамічної рівноваги шляхом встановлення заданої різниці хімічних потенціалів одного з компонентів твердої фази в твердій і рідкій фазах;

зміна структури, або фазового складу вихідної поверхні твердої фази.

Показано, що в результаті часткового заміщення атомів азоту на кисень при хімічному модифікуванні поверхні BN_сф. високоенергетичними іонами кисню і утворення термодинамічно менш стабільних зв'язків B-O у поверхневих прошарках нітриду бору, відбувається збільшення змочуваності та адгезії фаз у контактній системі. Розроблено і випробувано ряд нових припоїв для паяння однокристального інструменту на основі BN_сф. Встановлено оптимальні межі концентрації активного компоненту припою, що забезпечує необхідний рівень експлуатаційних властивостей інструменту.

Розроблено класифікацію добавок у ростові середовища для отримання кристалів алмазу, що заснована на можливості керування міжфазною енергіею межі розподілу кристал - ростове середовище. Добавки d-металів у кількості 10-15ат. % або s-металів I и II групи головної підгрупи до 1ат. % змінюють кінетику процесу кристалізації алмазу, збільшують число центрів кристалізації, забезпечуючи високий вихід дрібних фракцій кристалів. Збільшення виходу крупних фракцій алмазу з поліпшеними морфологічними характеристиками забезпечується наявністю в ростовому середовищі 10-15ат. % s-металів I групи побічної підгрупи і р-металів III-V груп головної підгрупи 4-6 періоду. Ізоелектронні добавки IV групи (Si, Ge, Sn, Pb) сприяють стабілізації кубічних граней кристалів алмазу, якщо відповідна кількість добавки в складі ростового середовища викликає зменшення анізотропії міжфазної енергії різних граней, а ріст алмазу здійснюється в умовах невеликих відхилень від лінії рівноваги.

Основний зміст дисертації викладено в наступних публікаціях

1. Найдич Ю.В., Шульженко О.О., Андреев О.В., Логінова О.Б., Перевертайло В.М. Змочування металевими розплавами алмазу в області його термодинамічної стабільності // Доповіді АН УРСР, серія А. 1984. N 6. С. 74 76.

2. Найдич Ю.В., Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Полянская Н.Д. Смачиваемость разных граней алмаза металлами, химически инертными к углероду // Сверхтвердые материалы.1985. N 4. С. 17 18.

3. Найдич Ю.В., Шульженко А.А., Логинова О.Б., Ивахненко С.А., Перевертайло В.М., Андреев А.В. Методика определения смачиваемости твердых тел металлическими расплавами в условиях сверхвысоких давлений // Заводская лаборатория. 1986. N 7. C. 33 35.

4. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Шульженко А.А., Шишкин В.А., Найдич Ю.В. Влияние капиллярных свойств и карбидообразующей способности металлических расплавов на степень перекристаллизации графита в алмаз // Сверхтвердые материалы. 1987. N 3. С. 16 19.

5. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Делеви В.Г., Труневич Л.В., Демянчук А.В., Найдич Ю.В. Смачиваемость и контактное взаимодействие в системе никель-хромовый расплав-графит // Сверхтвердые материалы. 1987. N 4. С. 20 22.

6. Найдич Ю.В., Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Забуга В.В. Капиллярные свойства и плотность многокомпонентных никелевых сплавов в контакте с графитом // Известия АН СССР. Металлы. 1988. N 3. С. 57 61.

7. Naidich Yu.V., Shulzhenko A.A., Andreev A.V., Loginova O.B., Perevertailo B.M. The capillary phenomena and graphite-to-diamond phase transformation in the presence of metal melt // Proc. of XI AIPAPT Intern. Confer. “High pressure science and technology”.Kiev: Naukova Dumka, 1989. Vol.1 Р. 358 363.

8. Найдич Ю.В., Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Делеви В.Г., Труневич Л.В., Демянчук А.В. Смачиваемость и контактное взаимодействие в системе графит-никель-ванадиевый расплав // Сверхтвердые материалы. 1989. N 2. С. 10 12.

9. Найдич Ю.В., Перевертайло В.М., Логинова О.Б. Влияние степени смачиваемости граней алмаза металлическими расплавами на форму его роста // Сверхтвердые материалы. 1989. N 6. C. 3 6.

10. Найдич Ю.В., Перевертайло В.М., Логинова О.Б. Смачиваемость графита многокомпонентными сплавами на никель-титановой и никель-ванадиевой основе // Адгезия расплавов и пайка материалов. -1991. Вып. 25. С. 76 69.

11. Перевертайло В.М., Логинова О.Б. Расчет работы адгезии к углеродной поверхности расплавов металлов VIII группы периодической системы // Сверхтвердые материалы. 1991. N 4. С. 68.

12. Перевертайло В.М., Делеви В.Г., Логинова О.Б., Труневич Л.В., Черепенина Е.С., Горбач А.В. Смачиваемость и контактное взаимодействие в системе графит-никель-титановый расплав // Сверхтвердые материалы. 1991. N 5. С. 8 11.

13. Перевертайло В.М., Андреев А.В., Логинова О.Б. Капиллярный аспект в процессе кристаллизации алмаза из металлуглеродистого расплава // Физика и физическая химия сверхтвердых материалов. Киев: Изд-во ИСМ АН УССР, 1992. С. 23 28.

14. Перевертайло В.М., Делеви В.Г., Логинова О.Б., Л.В. Труневич, Е.С. Черепенина, А.В. Горбач Смачиваемость и контактное взаимодействие в системе графит-никель-титан-германиевый расплав // Сверхтвердые материалы. 1992. N 2. С. 31 33.

15. Перевертайло В.М., Островская Л.Ю., Логинова О.Б. Анизотропия смачиваемости монокристаллов германия галлий-германиевыми расплавами //Расплавы. -1992.-N 4. С. 71 73.

16. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Горбач A.В., Черепенина Е.С. Смачиваемость и контактное взаимодействие в системе графит-никель-марганцевый расплав // Сверхтвердые материалы. 1993. N 6. С. 25 29.

17. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Горбач A.В. Смачиваемость графита никель-молибденовыми и никель-вольфрамовыми сплавами и их контактное взаимодействие // Сверхтвердые материалы. 1993. N 2. С. 6 11.

18. Перевертайло В.М., Смехнов А.А., Логинова О.Б., Кузенков С.А. Влияние химического модифицирования поверхности поликристаллов КНБ на смачиваемость и адгезию контактирующих фаз // Сверхтвердые материалы. -1994. №1. C. 18 22.

19. Перевертайло В.М., Золотухин А.В., Логинова О.Б., Макаренко Л.Г., Островская Л.Ю., Горбач A.В. Установка для исследования свойств металлических расплавов // Сверхтвердые материалы. 1994. N 2. С. 7 12.

20. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Горбач A.В. Смачиваемость графита расплавами системы никель-кобальт и их контактное взаимодействие //Сверхтвердые материалы. 1994. N 4. С. 3-7.

21. Перевертайло В.М., Засимчук И.К., Островская Л.Ю., Логинова О.Б. Кристаллизация германия из раствора-расплава // Кристаллография. 1995. Т.40. N 5. С. 924 928.

22. Perevertailo V.M., Ostrovskaya L.Yu., Ivakhnenko S.A., Loginova O.B. Smekhnov A.A.Effect of interfacial energy anisotropy on the diamond crystal habit //Proc. of the Joint XV AIRAPT & XXXIII EHPRG Intern. Confer. “High Pressure Science and Technology”.11-15 September, Warsaw, Poland, 1995. Р. 244 246.

23. Перевертайло В.М., Островская Л.Ю., Логинова О.Б. О роли капиллярных явлений в формировании габитуса кристаллов структурного типа алмаза // Сверхтвердые материалы. 1995. N 2. С. 52 56.

24. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Гриценко Э.И., Дуброва В.Ф. Прочностные характеристики спаев киборита с металлами //Сверхтвердые материалы. 1995.№5. С. 8 11.

25. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Горбач A.В., Андреев А.В. Контактное взаимодействие и смачиваемость графита никель-ванадиевыми расплавами при 4,5 ГПа // Сверхтвердые материалы. 1995. N 4. С. 3 7.

26. Перевертайло В.М., Логинова О.Б. Пути управления адгезией в контактной системе металлический расплав нитрид бора // Сверхтвердые материалы. -1996. N 6. С. 16 27.

27. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Петруша И.А., Свирид А.А.. Смачиваемость пиролитического нитрида бора металлическими расплавами // Сверхтвердые материалы. -1996. N 2. С. 12-16.

28. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Воронин Г.А. Смачиваемость поликристаллов нитрида бора расплавами золота, легированного переходными металлами // Сверхтвердые материалы. -1997. N 1. С. 23 -25.

29. Benko E., Bielanska E., Perevertailo V. M., Loginova O.B. Formation peculiarities of the interfacial structure during cBN wetting with Ag-Ti, Ag-Zr and Ag-Hf alloys // Diamond and related materials.-1997.-N 6.P. 931-934.

30. Perevertailo V.M., Ostrovskaya L.Yu., Loginova O.B., Ivakhnenko S.A. Relation between interfacial energy anisotropy and the diamond crystal habit //Proc. of 2 Intern. Conference “High temperature capillarity”, 29 June -2 July 1997, Сracow, Poland, 1998. Р. 234 239.

31. Перевертайло В.М., Островская Л.Ю., Логинова О.Б., Туркевич В.З. Анизотропия смачиваемости и габитус кристаллов графита и алмаза в системе Ni-Cr-Sn-C //Сверхтвердые материалы.-1998.N 2.-C.2229.

32. Perevertailo V.M., Loginova O.B., Kulik O.G., Turkevich V.Z. Capillary phenomena in the Co-Mn-C system // Fluid phase equilibria.1998.Vol. 150 151.P. 607 614.

33. Benko E., Bielanska E., Perevertailo V.M. and Loginova O.B. Contact interactions and wettability of the cubic boron nitride polycrystal with gold alloys containing transition metal additives // Ceramic International.1998. Vol. 24. Р. 105 109.

34. Perevertailo V.M., Loginova O.B. and Bagno N.G. Interaction between metal melts and zirconium dioxide // Trans. JWRI. 2001. Vol. 30. P.143 147.

35. Перевертайло В.M., Логинова О.Б. Связь термодинамической и межфазной активности компонентов при смачивании твердых тел расплавами // Сверхтвердые материалы.2001. N 2. C. 32 39.

36. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Кулик О.Г., Боримский А.И., Нагорный П.А. Капиллярные явления, фазовые равновесия и кристаллизация алмаза в системе Со-Mn-C // Сверхтвердые материалы. 2002. N 1. С. 9-14.

37. Перевертайло В.М., Логинова О.Б. Классификация добавок в ростовые среды по их действию на процесс кристаллизации алмаза // Сверхтвердые материалы. 2002. N 5. С. 48-57.

38. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Горбач A.В. Смачиваемость и контактное взаимодействие металлических расплавов на основе Ni с добавками карбидообразующих элементов IV-VIII групп с графитом в вакууме и при высоком давлении / Тезисы научно-технич. конф. “Пути повышения качества и надежности деталей из порошковых материалов”. 27-30 мая, Барнаул, 1991. С. 56.

39. Перевертайло В.М., Засимчук И.К., Островская Л.Ю., Логинова О.Б. Капиллярный аспект в процессах выращивания монокристаллов германия различного габитуса // Расширенные тезисы 8-ой Всесоюзной конференции по росту кристаллов. -2-8 февраля, Харьков, 1992. Т. 3, ч. 1. С.63 64.

40. Benko Е., Migdal W., Loginova O.B. Wettability studies of cubic boron nitride by aluminium //Abs. of 14 Intern. Scient. Confer.“Advanced materials and technologies”. -17-21 May, Zakopane, Poland, 1995.Р. 49 52.

41. Perevertailo V.M., Petrusha I.A., Svirid A.A, Loginova O.B. Wettability of boron nitride layered materials with metal melt // Abs. 2^nd Intern. Confer. “сBN & Diamond Crystallizationunder Reduced Pressure”.Jablona, Poland,. 1995. N 1.10.

42. Perevertailo V.M., Ivakhnenko S.A., Ostrovskaya L.Yu., Loginova O.B., Zosimchuk I.K. Interfacial phenomena and the habit of diamond and diamond structure crystals // Abs. of the XI Intern. Conference on Crystal Growth. 18-23 June, Hague, Netherlands, 1995. P. 238.

43. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Островская Л.Ю. Разработка ресурсосберегающей технологии пайки инструмента из сверхтвердых материалов с металлами //Тезисы 1 международной научно-технич. конференции “Проблемы энергосбережения и экологии в судостронии”. 24-27 сентября, Николаев, 1996. С. 153 154.

44. Perevertailo V.M., Loginova O.B., Kulik O.G., Gorbach A.V. Phase equilibria and capillary properties in the Co-Mn-C system // Abs. 5 Intern. School “Phase diagrams in materials science”.23-29 September, Katsyvely, Сrimea, Ukraine, 1996. Р. 96 97.

45. Perevertailo V.M., Smekhnov A.A., Loginova O.B.Effect of the surface chemical modification of cBN polycrystals with ion beams on the wettability and adhesion of phases in contact // Abs. 2 Intern. Conference “High temperature capillarity”.29 June 2 July 1997, Сracow, Poland. Р. 87 88.

46. Perevertailo V.M., Loginova O.B., Ostrovskaya L.Yu. A combined device for studying contact and thermal characteristics of high-temperature systems // Abs. 2 Intern. Conference “High temperature capillarity”.29 June 2 July 1997, Сracow, Poland. Р. 91 92.

47. Perevertailo V.M., Kulik O.G., Turkevich V.Z.. Capillary phenomena in the Co-Mn-C system // Abs. of the 13-th Symposium on Thermophysical Properties. 22-27 June, Boulder, Colorado, USA, 1997. Р. 313.

48. Перевертайло В.М., Логинова О.Б. Формирование структуры межфазной области при пайке поликристаллических сверхтвердых материалов // Тезисы междун. конференции “Сварка и родственные технологии в ХХI веке”.24-27 ноября, Киев, 1998. С. 90 91.

49. Perevertailo V.M., Loginova O.B., Bagno N.G. Interaction between metal melts and zirconium dioxide // Abs. 3 Intern. Conference “High temperature capillarity”.19-22 November, Osaka, Japan, 2000. Р. 133 134.

50. Перевертайло В.М., Логинова О.Б., Островская Л.Ю. Классификация и критерии выбора добавок, влияющих на степень превращения и морфологию алмаза //Материалы межд. конф. “Сверхтвердые инструментентальные материалы на рубеже тысячелетия: получение, свойства, применение”, СТИМ-2001.4-6 июля, Киев, 2001.C.72.

Анотація

Логінова О.Б. Високотемпературна капілярність у контактних системах металевий розплав - тверда фаза на основі вуглецю і нітриду бору. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 - фізична хімія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, м. Київ, 2002.

Робота присвячена систематичному вивченню фізико-хімічних закономірностей змочування і контактної взаємодії в системах металевий розплав - тверда фаза на основі вуглецю і нітриду бору в умовах вакууму і високого тиску.

В роботі накопичено і систематизовано великий об'єм нових експериментальних даних про капілярні властивості в більш ніж 80 контактних системах на основі вуглецю і нітриду бору з металевими розплавами. Проведено поглиблене вивчення механізмів процесу змочування і міжфазної взаємодії в умовах конкуруючої взаємодії компонентів розплаву між собою і з твердою фазою. Встановлено взаємозв'язок між зміною змочуваності і структурою межі розподілу після кристалізації, ступенем перетворення, числом центрів кристалізації, розміром і морфологією одержуваних кристалів, розроблена класифікація добавок у ростові середовища для одержання кристалів алмазу, що дозволяє оптимізувати середовище кристалізації й одержувати кристали алмазу з заданими властивостями.

Показано, що характер міжатомної взаємодії в рідкій фазі поряд з типом фазових рівноваг в аналізованій системі впливає на поверхневий натяг розплаву, кути змочування, визначає структуру контактної зони, що формується, і впливає на процес кристалізації. Вивчено вплив високого тиску і процесу хімічної модифікації поверхні твердої фази на адгезію в контактній системі, запропоновано шляхи керування змочуваністю й адгезією фаз у контактних системах різноманітної фізико-хімічної природи.

Ключові слова: високотемпературна капілярність, адгезія фаз, анізотропія змочуваності, міжфазна взаємодія, фазові рівноваги, характер міжатомної взаємодії, нітрид бору, алмаз, кристалізація з розплаву.

Аннотация

Логинова О.Б. Высокотемпературные капиллярные процессы в системах металлический расплав - различные модификации углерода и нитрида бора. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук по специальности 02.00.04 - физическая химия. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2002.

Диссертация посвящена систематическому изучению физико-химических закономерностей смачивания и контактного взаимодействия в системах металлический расплав- твердая фаза на основе углерода и нитрида бора в условиях вакуума и высокого давления.

Накоплен и систематизирован большой объем новых экспериментальных данных о капиллярных свойствах в более чем 80 контактных системах на основе углерода и нитрида бора с металлическими расплавами. Проведено углубленное изучение механизмов процесса смачивания и межфазного взаимодействия в условиях конкурирующего взаимодействия компонентов расплава между собой и с твердой фазой. Установлена взаимосвязь между изменением смачиваемости и структурой границы раздела после кристаллизации, степенью превращения, числом центров кристаллизации, размером и морфологией получаемых кристаллов, разработана классификация добавок в ростовые среды для получения кристаллов алмаза, позволяющая оптимизировать среду кристаллизации и получать кристаллы алмаза с заданными свойствами.

Показано, что характер межатомного взаимодействия в жидкой фазе на ряду с типом фазовых равновесий в рассматриваемой системе влияет на поверхностное натяжение расплава, углы смачивания, определяет структуру формирующейся контактной зоны и влияет на процесс кристаллизации. Изучено влияние высокого давления и процесса химической модификации поверхности твердой фазы на адгезию в контактной системе, предложены пути управления смачиваемостью и адгезией фаз в контактных системах различной физико-химической природы.

Ключевые слова: высокотемпературная капиллярность, адгезия фаз, анизотропия смачиваемости, межфазное взаимодействие, фазовые равновесия, характер межатомного взаимодействия, нитрид бора, алмаз, кристаллизация из расплава.

Annotation

Loginova O. B. High-Temperature Capillary Processes in the Systems of Metal Melt and Various Modifications of Carbon and Boron Nitride. Manuscript.

Thesis for a Doctor of Science (Chemical) degree by speciality 02.00.04- Physical Chemistry. -Kiev Taras Shevchenko National University, Kiev, 2002.

The thesis presents physicochemical regularities of the wettability and contact interaction in the systems of metal melt-solid phase of carbon and boron nitride in a vacuum and at a high pressure.

A wide experience has been accumulated and a great body of new experimental data on capillary properties of more than 80 contact systems of carbon and boron nitride with metal melts has been classified. Mechanisms of wettability and phase interaction under the conditions of the competitive interaction of the melt components with each other and the solid phase have been comprehensively studied. The variation in wettability have been related to the structure of the interface after crystallization, the transformation degree, the number of crystallization centers, the size and morphology of the resulting crystals. Based on these data, a classification of additives to media for diamond crystal growth has been suggested, that allows one to optimize crystallization media and to produce diamond crystals with specified properties.

In parallel with the type of the phase equilibria in the system the mode of atomic interaction in the liquid phase affects the surface tension, contact angles and is responsible for the structure of the forming contact zone and the crystallization process. The effect of high pressures and the chemical modification of the solid phase surface on the adhesion in the contact system has been studied and the ways are suggested to control the wettability and adhesion of phases in contact system of various physicochemical natures.

Keywords: High-temperature capillarity, Adhesion of phases, Anisotropy of the wettability, Interphase interaction, Phase equilibria, Mode of atomic interaction, Boron nitride, Diamond, Crystallization from a melt.

Размещено на Allbest.ru