Исследование кинетики начальных стадий фазового распада в неорганических стеклах методом рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами
Диссертация
С этой точки зрения оксидные стекла представляются исключительно удобным объектом исследования, поскольку в стеклах фазовое разделение часто происходит в области температур, где коэффициент взаимной диффузии мал, и, в силу кинетических причин процесс перехода в двухфазное состояние оказывается сильно растянутым во времени, т. е. может длиться часы, сутки и дольше. В такой ситуации становится… Читать ещё >
Содержание
- 1. Метастабильный фазовый распад и методы его исследования
- 1. 1. Теория спинодального распада Кана-Кука-Лангера (ККЛ) и начальный период экспериментальных исследований
- 1. 1. 1. Временная зависимость корреляционной функции
- 1. 1. 2. Кинетический фактор
- 1. 2. Противоречия теории ККЛ с экспериментальными данными, полученными для стекол
- 1. 3. Теория спинодального распада Стефенсона
- 1. 4. Эволюция неоднородной структуры при фазовом распаде
- 1. 5. Кинетика зародышеобразования при фазовых переходах первого рода (бинодальный распад)
- 1. 1. Теория спинодального распада Кана-Кука-Лангера (ККЛ) и начальный период экспериментальных исследований
- 2. Основы методики эксперимента
- 2. 1. Рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами
- 2. 1. 1. Основные определения теории РМУ
- 2. 1. 2. Двухфазные объекты
- 2. 1. 3. Монодисперсные и полидисперсные системы
- 2. 1. 4. Некоторые детали обработки экспериментальных результатов
- 2. 2. Выбор объектов исследования
- 2. 2. 1 К вопросу о существовании области фазового распада в стеклах В203 — 5г02 и В20з — <3е
- 2. 1. Рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами
- 3. Исследование кинетики фазового распада в Na20 — Si стеклах методом РМУ
- 3. 1. Методика эксперимента
- 3. 1. 1. Получение однофазных образцов
- 3. 1. 2. Объекты и режимы исследования
- 3. 1. 3. Методика РМУ эксперимента
- 3. 2. Изучение временного характера изменения размеров, образующихся фаз
- 3. 2. 1. Спинодальный распад
- 3. 2. 2. Бинодальный распад
- 3. 2. 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
- 3. 3. Экспериментальные данные, полученные на основе теории Стефенсона и сопоставление их с многостадийностью распада
- 3. 3. 1. Основные положения теории Стефенсона для аморфных систем
- 3. 3. 2. Условия применимости теории Стефенсона для высоковязких стеклообразующих расплавов
- 3. 3. 3. Начальный этап применения теории Стефенсона для аморфных систем
- 3. 3. 4. Исследование спинодального распада в 13.5Na20 86.55гОг стеклах в связи с теорией Стефенсона
- 3. 3. 5. Проверка условий применения теории Стефенсона
- 3. 3. 6. Некоторые замечания к теории Стефенсона
- 3. 4. Результаты и их обсуждение
- 3. 1. Методика эксперимента
Список литературы
- Guinier A.//Nature (London), 1938, v.142, p.569−570
- Скрипов В.П., Скрипов А. В. Спинодальный распад// УФН. 1979. Т.128. N2. С.193−231.
- Хачатурян А.Г. «Теория фазовых превращений и структура твердых растворов. М.: Наука. 1974.-384с.
- Rundman К.В., Hilliard J.E. Early stages of spinodal decomposition in an aluminum-zinc alloy// Acta Metall. 1967. v.15. N.6. p.1025−1033
- Cahn J.W., Hilliard J.E. Free energy of non-uniform system. III. Mu-cleation in two-component incompressible fluid. -J.Chem. Phys., 1959, V.31, N 3, P.688−699.
- Cahn J.W. On spinodal decomposition// Acta Metall. 1961. v.9. N.9. p.795−801.
- Stephenson G.B. Spinodal decomposition in amorphous system// J. Non-Cryst.Solids. 1984. V.66. N.3. P.393−427.
- Stephenson G.B. Deformation during interdiffusion. Acta metall. 1988. V.36. N.10. P.2663−2683.
- Stephenson G.B., Warburton W.K., W. Haller W, Bienstock A. Realtime small-angle x-ray scattering study of the early stage of phase separation in the Si02 BaO — K20 system., Phys.Rev.B. 1991. V.43. N.16. P.13 417−13 437.
- Фольмер M., Кинетика образования новой фазы. М.:Наука, 1968, -202с.
- Ролов Б.Н., Юркевич В. Э., Физика размытых фазовых переходов., Изд.Рост.Ун.-та, 1983, 320с.
- Ornstein L.S., Zernike F.// Proc.Amst.Acad.Sci., 1917. V.19. P.1321.
- Биндер К., МЕТОДЫ МОНТЕ-КАРЛО в статистической физике., М.:Мир, 400 с.
- Ditchek В., Schwartz L.H. Applications of spinodal alloys// Ann.Uev.Mater.Sci. 1979.V.9. P.219−253.
- Мазурин О.В., Роскова Г. П., Аверьянов В. И., Антропова Т. В. Двухфазные стекла: структура, свойства, применение. Л-д, 1991. 276с.
- Филипович В.Н. Теоретическая схема процесса ликвации в растворах и стеклах. I. Флуктуационная стадия фазового распада// Изв. АН СССР, Неорг.мат. 1967. Т.З. N6. С.993−1001.
- Филипович В.Н. Теоретическая схема процесса ликвации в растворах и стеклах. II. Диффузионная стадия фазового распада// Изв. АН СССР, Неорг.мат. 1967. Т.З. N7. С.1192−1201.
- Cook Н.Е. Brownin motion in spinodal decomposition// Acta Metall. 1970. v.18. p.297−306
- Langer J.S., Bar-on M., Miller H.D. New computational method in theory of spinodal decomposition// Phys.Rev. 1975. V.All. N.4. P.1417−1429.
- Furukawa H. A dynamic scaling for phase separation// Adv.Phys.l985.V.34. N6. P.703−750.
- Mazenko G.F. Theory of unstable growth// Phys.Rev.B. 1990. V.42. N.7. P. 4487−4505.
- Олемский А.И., Коплык И. В. Теория пространственно-временной эволюции неравновесной термодинамической системы.// УФН. 1995. Т.165. N10. С.1105−1144.
- Hesenkemper Н., Bruckner R. Elastic constants of glass melts above the glass transition temperature from ultrasonic and axial compression measurements// Glastech.Ber. 1991. V.64. N2. P.29−38.
- Tomozawa M., MacCrone R.K., Herman H. A stady of phase separation of Na20 — Si02 glasses by X-ray small angle scattering.// Phys.Chem.Glasses. 1970. v.ll. N.5. P.136−150.
- Zarzycki J., Naudin F. Spinodal decomposition in B2O3 — PbO — Al203 system// J. of Non-Cryst. Solids. 1969. V.l. N.3. P. 215−234.
- Srinikasan G.R., Colella R., Macedo P.B., Volterra V. Small angle x-ray scattering study of spinodal decomposition in В20з — PbO — Al203 system// Phys.Chem.Glasses. 1973. V.14. N.14. P.90−95.
- Craevich A.F. Small angle x-ray scattering study of phase separation in a B20z PbO — Al203 glass// Phys.Chem.Glasses. 1975. v.16, P.133.
- Craievich A.F., Dynamical scaling in the glass system B203 — PbO — А12ОъЦ Physical Reviev Lett. 1981. V.47. N.18. P.1308−1311.
- Yokota R., Nakajima H. Small angle x-ray scattering study of spinodal decomposition in В20з — PbO — Al203 glass// J. of Non-Crystalline Solids. 1985. V.70. P. 343−357.
- Андреев H.C., Мазурин О. В., Порай-КошицЕ.А., Роскова Г. П., Фи-липович В. Н. Явления ликвации в стеклах.// J1: Наука, 1974. 218с.1.nger J.S. Statistical method in the theory of spinodal decomposition// Acta Metall. 1973. v.21. N. P.1649−1659.
- Андреев H.C., Бойко Г. Г., Боков Н. А., Роскова Г. П. Релаксация флуктуаций концентрации в калиевосиликатных стеклах по данным рассеяния видимого света// Физ. и Хим.Стекла. 1975. T.l. N 1. С.31−34.
- Андреев Н.С., Бойко Г. Г., Боков Н. А. Флуктуации концентрации в калиевосиликатных стеклах// ДАН СССР. 1971. Т.201. N 6. С.1375−1377.
- Schroeder J., Montrose C.J., Masedo P.B. Kinetic of concentration fluctuation in binary alkali-silicate system// J.Chem.Phys. 1975. V.63. N.7. P.2907−2919.
- Wong N.C., Knodler C.M. Pressure-Jump Studies in Supercritical Mixture// Phys.Rev.Lett. 1977. V.43. N.23. P.1733−1736.
- Mazurin O.V., Roskova G.P., Kluyev V.P. Properties of phase-separated Soda-Silica glasses as a means of investigation of their structure// Discus. Faraday Soc. 1970. N50. P.191−199.
- Craeivich A.F. Spinodal decomposition of vitreous systems with relaxing structure.// Phys. Status Solidi A. 1975. v.28, P.609−612.
- Yokota R., Theory and analysis of early stage of spinodal decomposition of vitreous systems with relaxing structure// J.Phys.Soc.Japan. 1978. V.45. N.l. P.29−41.
- Hoyt J.J., Clark В., de Fontanine D., Simon J.P., Lyon О., A Synchrotron radiation study of Phase separation in Al-Zn alloys -I.Kinetics// Acta Metal. 1989. V.37. N.6. P.1597−1609.
- Guinier A. Small-Angle Scattering of X-Rays. N.-Y.:J.Wiley @ Sons, 1955. 268p.
- Филипович B.H. О коллимационной поправке в теории рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами// ЖТФ, 1957, т.27, N5, с. 1029−1044.
- Лифшиц И.М., Слезов В. В. О кинетике диффузионного распада пересыщенных твердых растворов .//ЖЭТФ. 1958. Т.35. N.2. С.479−491.
- Андреев Н.С., Бойко Г. Г. Исследование методом РМУ кинетики роста областей неоднородности при спинодальном распаде натрие-восиликатных стекол.// Физ. и Хим.Стекла. 1984. Т.10. N 4. С.492−494.
- Frank F. С. Radial symmetric phase growth controlled hy diffusion. -Proc. Roy-Soc., London, 1950, v. A201, p. 586−599.
- Andreev N.S., Boiko G.G. A study of phase separated glasses in metastable region by diffraction method. Proc. XI Intern. Congress on Glass, v.2, Prague, 1977, p.239−247.
- Burnett D.G., Douglas R.W. Liquid-liquid phase separation in soda-lime silica system. Phys.Chem.Glass. 1970. V.ll. N5. P.125−135.
- Neilson G.F. The nucleation process in the rnetasiable region in a Na20 -Si02 glass. Phys.Chem.Glass. 1972. V.13. N3. P.70−76.
- Кацнельсон A.A., Олемской А. И., Микроскопическая теория неоднородных структур. М., 1987. 333 с.
- Wagner G, Z. Theore der atturung von niederachlagen durch umlossen (Ostwald-reifung)//Z. Electrochem. 1961. B.65. N718. S.581−591.
- Ardell A.S. The effect of volume fraction on particle coarsening: the theoretical consideration // Acta Metal. 1972. V.20. N.l.P.61−71.
- Tsurauraya K., Miyata Y. Coarsening models incorporating both diffusion geometry and volum fraction of particles.// Acta. Met. 1983. V.31., N.3. P.437−452.
- Слезов B.B., Сагалович B.B. Диффузионный распад твердых растворов. //УФН. 1987. Т.151. N.l. С.31−67.
- Marder М. Correletion and droplet growth.// Phys.Rev. Lett. 1985. V.55, N.27. P.2953−2956.
- Келлерман Г. Я., Стохастический процесс эволюции фнсамбля мелких частиц. Автореферат канд.диссерт. Харьков. 1983. -28с.
- Шепилов М.П., К теории переконденсации в стеклах.//Ргос. XV Intern. Congress on Glass. Leningrad. 1989. V.lb. P.219−222.
- Kiessing H.// Kolloid z., 1942, B.98, S.213−221.
- Андреев H.C., Порай-Кошиц E.A., Химически неоднородное строение натриевоборосиликатных стекол. ДАН СССР, 1958, т. 118, N 4, с.735−737.t>
- Porai-Koshits Т.A., Andreev N.S., Low-angle X-ray scattering by glasses., Nature, 1958, V.182, No 4631. P.335−336.
- Голубков B.B., Титов А. П., Порай-Кошиц E.A., Рентгеновская малоугловая установка для исследования стекол при высоких темпе-ратурах.//ПТЭ, 1975, N 1, с.215−217.
- Smoluchowsky М., Molekular-kinetische Teorie der Opaleszenz von Gasen in kritischen Zunstande, sowie einiger Verwedter Erscheinungen, Ann. Physik, 1908, B.25, S.205
- Einstein A., Theorie der Opaleszenz von homogenen Flussigkeiten und Flussigkeitsgemischen in der Nahe des Kritischen Zustandes, Ann. Physik, 1910, B.33, S.1275
- Debye Р., Light scatteringin sulutions, J.Appl.Phys., 1944, V.15, P.338
- Голубков B.B., Титов А. П., Василевская Т. Н., Порай-Кошиц Е.А. О структуре стеклообразного 5203. Физ. и хим. стекла, 1977, т. 3, N 4, с. 312−315.
- Джеймс Р. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей. М., ИИЛ, 1950.
- Свергун Д.И., Фейгин JT.A. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. М.-.Наука, 1986. 280 с.
- Филипович В.Н. К теории рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами// ЖТФ, 1956, т.26, N2, с. 398−416.
- Гинье А. Рентгенография кристаллов. М., Физматгиз, 1961.
- Levelut А.М., Guinier А. Diffusion des rayons X aux petits angles par des substances homogenes.-Bull.Soc.Fr.Mineral.Crystallogr., 1967. T.90, No 4, P.445−451.
- Т.Н.Василевская, Р. И. Захарченя. Структура нанокристаллической 7-модификации оксида алюминия легированной ионами хрома (7 — AI2O3: Cr) по данным рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами. ФТТ. 29 (1996). N10. с.
- Василевская Т.Н., Захарченя Р. И. Изучение структуры прозрачного пористого оксида алюминия методом рентгеновского малоуглового рассеяния. Неорг. материалы. 31, 4, 1 (1995)
- Guinier A., Ann.Phys., 1939, V.12, Р.161−237.
- Luzzati V., Witz J., Nicolaeff А. J.Mol.Biol., 1961, v.3, p.367−378.
- Ciccariello S., Goodisman J., Brumberger H. On the Porod Law.// J.Appl.Cryst. 1988. V.21. P.117−128.
- Porod G-Kolloid Z., 1952, B.125, S.51−57- 109−122.
- Василевская Т.Н., Андреев Н. С. Эволюция неоднородной структуры натриевосиликатных стекол при спинодальном распаде.// Физ.хим.стекла. Т.22, N6 (1996).С.709−714.
- Yoldas В.Е. Transparent Porous Alumina. Am.Ceram.Soc.Bull. (1975). V.54. N.3. P.286−289.
- Т.Н.Василевская, С. Г. Ястребов, Н. С. Андреев, И. А. Дроздова, Т. К. Звонарева, В. Н. Филипович. Структура пленок аморфного гидрированного углерода, легированного медью. ФТТ, (1999), т.41, N.11, pp.2088−2096.
- Fedorova I.S., Schmidt P.W. -J.Appl.Cryst., 1978. v. ll, p.405−411.
- Letscher J.H., Schmidt P.W. -J.Appl.Phys., 1966. v.37, p.649−655.
- Плавник Г. М., Кристаллография. 1979. T.24. C.737−742.
- Плавник Г. М., Кристаллография. 1984. T.29. C.210−214.
- Taylor T.R., Schmidt P.W. A method for correction small angle x-ray scattering curves for effects of width of collimating slits.// Acta Phys.Austr. 1967. N.25. P.293.
- Щедрин Б.M., Фейгин Jl.A. Учет коллимационной поправки при рассеянии рентгеновских лучей под малыми углами. Случай конечных размеров щелей. // Кристаллография. 1966. N 1. С. 159.
- Василевская Т.Н. Об интерпретации полной кривой рассеяния рентгеновских лучей стеклообразным веществом на примере кварцевого стекла// Физ. и хим.стекла. 1992. Т.18. N 1. С.70−77.
- Charles R.J., Wagstaff F.E. Metastable immiscibility in the B2Oz — —Si02 system. J. Amer.Ceram. Soc., 1968, v. 51, N 1, p. 16−20.
- Murthy M. K., Scroggie B. Properties of glasses in the system B203 — Ge02. Phys. Chem. Glasses, 1966, v. 7, N 2, p. 68−70.
- Шульц M.M., Столярова B.JI., Семенов Г. А. Исследование термодинамических свойств расплавов системы Geo2 — В20з масс-спектрометрическим методом. Физ. и хим. стекла, 1978, т. 4, N 6, с. 653−661.
- Голубков В.В., Титов А. П., Порай-Кошиц Е.А. О флуктуационной структуре однофазных стекол.- Физ. и хим. стекла, 1975, т. 1, N 5, с. 394−399.9197
- Голубков В.В., Титов А. П., Василевская Т. Н., Порай-Кошиц Е.А. О структуре щелочноборатных стекол по данным рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами.- Физ. и хим. стекла, 1978, т. 4, N 6, с. 633−643.
- Warren В. Е., Kutter Н., Morningstar О. Fourier analysis of X-ray patterns of vitreous SiO% and B203. J. Amer.Ceram. Soc., 1936, v. 19, N 7, p. 202−206.
- Порай-Кошиц Е.А. О стеклообразном состоянии (рентгенографическое исследование). Канд. дис. Казань, 1943. 260 с.
- Порай-Кошиц Е. А. О структуре сложных стекол. ДАН СССР, 1943, т. 40, N 9, с. 394−398.
- Жданов С.П., К вопросу о структуре боросиликатных стекол. ДАН СССР, 1953, т.92, N3, с.597−600.
- Жданов С.П. О строении стекла по данным исследования структуры пористых стекол и пленок. В кн.: Строение стекла. M.-JL, 1955, с.162−175.
- Sakka S., Matusita К. Studies on binary silicate glasses based on the Si Ka and SiKp emission X-rays. J. Non-Crystalline Solids, 1976, v.22, N 1, p.57−66.
- Голубков В.В., Титов А. П., Василевская Т. Н., Порай-Кошиц Е.А. О фазовом разделении в щелочноборатных стеклах.- Физ. и хим. стекла, 1977, т. 3, N 4, с. 306−311.
- Shelby J. Е. Properties and structure of B203 — Ge02 glasses.- J. Appl. Phys., 1974, v. 45, N 12, p. 5272−5277.
- Немилов С.В., Комарова Н. В. Вязкость, упругие свойства и структура стекол системы GeO2 — В2О3 и Ge02 — В203 — Ьа203.- Физ. и хим. стекла, 1976. т. 2, N 3, с. 262−267.
- Морозов В. Н., Лопухин В. Н., Лобанова Н. В., Макарова Е. Г. Инфракрасные спектры и структура стекол системы В203 — Ge02 и B203-Ge02-P203.- Физ. и хим. стекла, 1976, т. 2, N 3, с. 219−223.
- Анисимов М.А. Критические явления в жидкостях и жидких кристаллах. М.: Наука, 1987. 270с.1101 Андреев Н. С., Василевская Т. Н., Кинетика спинодального распада в стеклах по данным дифракционных методов// Физ. и Хим. Стекла, 1998, Т.24, N 3, С.305−316.
- Press W.H., Teukolsky S.A., Vettering W.T., Flannrry B.P. Nuvtrical recipes in Fortran. The art of scientific computing. Second edition. Cambridge University Press. 1992.
- Schmelzer J., T.N.Vasilevskaya, N.S.Andreev. On the Initial Stages of Spinodal Decomposition.(1999), pp.425−444. in «Nucleation Theory and Applications,» JINR, Dubna, (1999), 510p.
- Schmelzer J., Slezov V.V., Milchev A. Spinodal decomposition in adi-abatically closed systems: self-semilarity.// Phase Transitions. 1995. V.54. P.193−201.
- Мазурин О.В., СтрельцинаМ.В., Швайко-ШвайковскаяТ.П.- Свойства стекол и стеклообразующих расплавов. Справочник, T.I. JL, 1973.444с.
- Роскова Г. П. Влияние условий тепловой обработки на структуру и свойства ликвирующих натриево-силикатных стекол.// Автореферат канд.диссерт. Ленинград, 1975. -24с.